三自由度直升機實驗系統(tǒng)的控制策略研究.pdf

1、直升機系統(tǒng)是一個非線性、多變量、強耦合的復(fù)雜系統(tǒng)，難以建立精確的數(shù)學(xué)模型，而且直升機在實際飛行過程中也存在著諸多不確定因素。因此，設(shè)計的飛行控制系統(tǒng)必須使得直升機能夠快速地響應(yīng)飛行員的操作命令，并且對外界干擾具有較強的魯棒性，以保證直升機的穩(wěn)定飛行。本文以三自由度直升機模型模擬仿真縱列式雙旋翼直升機的飛行狀況，設(shè)計了飛行控制器跟蹤控制直升機的飛行姿態(tài)，并通過實驗驗證了算法的有效性。全文包括以下幾個部分：
　　 首先，本文簡要介紹

2、了直升機的特點及其分類，現(xiàn)代飛行控制系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r，基于三自由度直升機模型的研究現(xiàn)狀及優(yōu)缺點。詳細地介紹了直升機模型的硬件、軟件結(jié)構(gòu)組成及其飛行運動方式。在直升機理想穩(wěn)定飛行位置，基于三個軸上的動力學(xué)方程建立了直升機系統(tǒng)的線性數(shù)學(xué)模型，并分析了數(shù)學(xué)模型的穩(wěn)定性、能控性和能觀性。
　　 其次，介紹了PID控制器、模糊控制器、模糊自整定PID控制器基本原理及其各自優(yōu)缺點。根據(jù)直升機線性數(shù)學(xué)模型，為直升機的三個軸分別設(shè)計了三個基于LQ

3、R的常規(guī)PID控制器。針對直升機的高度軸和旋轉(zhuǎn)軸設(shè)計了兩個模糊自整定PID控制器以跟蹤控制直升機的飛行高度和飛行速度。對于兩種控制策略都設(shè)計了無/有ADS擾動兩組實驗，通過對比常規(guī)PID控制器和模糊自整定PID控制器的控制效果，得知模糊自整定PID控制器不僅使得直升機能夠更快地跟蹤給定的飛行姿態(tài)，而且使得直升機系統(tǒng)具有更好的穩(wěn)定性和魯棒性。
　　 再次，介紹了保性能控制的基本原理和線性矩陣不等式工具箱。考慮直升機模型實際飛行時高