多螺旋槳組合浮空器非線性PID和多胞LPV魯棒控制器設計.pdf

1、傳統飛艇一般為流線型外形，其主要執(zhí)行機構為推力和氣動舵面，具有前向阻力系數較小，操縱配置簡單的特點，但也存在著側向抗風能力較弱，低速飛行條件下舵面效率較低的問題。本文所研究的多螺旋槳組合浮空器具有特殊外形，可有效的增強浮空器側向抗風能力，同時采用全矢量推力配置，可以保證浮空器在低速飛行條件下仍然具有很強的操縱能力。本文以該浮空器為對象，進行了多螺旋槳組合浮空器的控制系統設計和控制方法研究，主要研究內容如下：
　　采用機理分析法對浮

2、空器進行受力分析，建立了浮空器的非線性動力學方程；采用小擾動線性化的方法對非線性模型進行了線性化處理，獲得浮空器解耦的縱向和橫側向運動模型。所建立的模型為后續(xù)控制問題的研究提供依據。
　　基于浮空器的非線性模型，采用PID方法設計了系統的內、外環(huán)控制器；考慮到系統執(zhí)行機構冗余配置的特點，采用動態(tài)逆方法實現執(zhí)行機構的合理分配；給出了浮空器直接和間接兩種位置控制方案。仿真結果表明兩種方案均可以實現位置控制，但是在控制精度、響應時間和耗

3、能方面存在著不同。
　　基于系統縱向運動的線性變參數（LPV）模型，通過高階奇異值分解（HOSVD）的方法獲得了系統多胞LPV模型；采用H∞狀態(tài)反饋方法對多胞模型的頂點設計了滿足性能要求的控制器，并實現了控制器的變增益調度。該設計方法從理論上保證了控制器的穩(wěn)定性，給出速度跟蹤仿真結果，驗證了控制器的有效性。
　　本論文的研究結果用于該浮空器實際飛行控制系統設計中，并進行了飛行試驗，驗證了所設計方案的合理性和設計方法的有效性。