直升機抗飽和魯棒控制研究.pdf

1、由于直升機具有獨特的飛行能力，如垂直起降、空中懸停、前后左右任意方向飛行等特點，在軍用和民用方面需求日益增多，而直升機是個靜不穩(wěn)定、非線性、強耦合的多變量系統(tǒng)，對它的飛行控制系統(tǒng)的設計是一個很復雜的難題，所以，進行直升機飛行控制技術(shù)的研究具有廣泛的應用前景和重要的現(xiàn)實意義。本文主要對直升機全姿態(tài)保持控制和直升機執(zhí)行器飽和控制方面進行了研究。 本文首先概述了直升機的飛行特點，建立了直升機的非線性動力學模型，并對其線性化進行了分析

2、，同時對UH-60A黑鷹直升機的高階線性化數(shù)學模型的穩(wěn)定性和響應特性進行了分析。本文在進行控制系統(tǒng)設計之前，使用互質(zhì)因式模型降階理論對直升機的高階線性模型進行了合理的模型降階。 然后，按照內(nèi)外回路思想結(jié)合魯棒H∞回路成形方法，設計了直升機雙回路飛行控制系統(tǒng)，內(nèi)回路主要完成直升機的全姿態(tài)保持控制，包括滾轉(zhuǎn)姿態(tài)角、俯仰姿態(tài)角和偏航姿態(tài)角的同時控制；外回路在內(nèi)回路的基礎上實現(xiàn)了速度跟蹤。所設計的控制系統(tǒng)基本實現(xiàn)了直升機各通道間的解耦

3、，且具有高帶寬和良好的魯棒性。并按照ADS-33E標準對飛行性能進行了評估，結(jié)果表明飛行品質(zhì)達到1級水平。 最后，本文對直升機的執(zhí)行器飽和問題進行了抗飽和控制器設計方法的研究。首先，介紹了執(zhí)行器飽和的定義，概述了一般抗飽和控制器設計的兩類策略，并分析了抗飽和補償器設計的相關(guān)技術(shù)；然后，指出直升機抗飽和控制的難點，并在H∞回路成形控制器基礎上，采用一種基于線性矩陣不等式(LMI)的抗飽和控制方法，設計了直升機的抗飽和補償器，并比