三自由度直升機建模及控制方法研究.pdf

1、直升機相比其他機種，最大的優(yōu)點就是可以做空中懸停、低空域低速度和頭部保持恒向的飛行，尤其是能于狹小受限地形垂直升降。這些特點使其具有廣闊的用途及發(fā)展前景，無論是在對地攻擊、偵察巡邏、反潛掃雷等軍用方面，還是在醫(yī)療救護、抗險救災(zāi)、空中攝影等民用方面，都得到了十足青睞。直升機飛控系統(tǒng)是一類常見的高階次、多入多出(MIMO)的非線性系統(tǒng)，它不穩(wěn)定，并且其各個通道之間相互耦合，屬于自控界相對棘手的一類被控目標(biāo)。國內(nèi)外各廠商研發(fā)出來的科研實驗或教

2、學(xué)用直升機模型由于能夠部分模擬真實直升機的飛行狀態(tài)和特性，是檢驗各種控制理論和控制算法有效性的有力工具和理想模型。
　　本文以深圳固高科技有限公司生產(chǎn)的GHP2002型三自由度直升機模型為研究對象。主要研究了直升機飛行姿態(tài)的穩(wěn)定控制問題，并對不同控制算法及理論的控制效果進行了分析與比較。
　　首先，比較詳細(xì)的闡述了3-DOF直升機設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)及其運行原理。其次，通過剛體動力學(xué)分析建立了直升機控制系統(tǒng)各個自由度的近似傳遞函數(shù)

3、模型，進一步推導(dǎo)出系統(tǒng)的狀態(tài)方程和輸出方程，并對系統(tǒng)的穩(wěn)定性、能控性和能觀性進行了分析。再次，根據(jù)三個通道的特點，分別為每個通道設(shè)計了一個獨立的PID調(diào)節(jié)器進行控制，并對校正后的系統(tǒng)做了MATLAB仿真。然后，介紹了線性二次型最優(yōu)控制的基本原理，設(shè)計了一個LQR控制器，搭建了Simulink仿真模型，對這兩種控制算法進行了仿真與比較。最后，這2種控制器的實時控制效果通過三自由度直升機平臺得到了驗證和比較。
　　MATLAB仿真和實