小型無人直升機多工況多回路融合控制研究.pdf

1、小型無人直升機不僅具有一般無人直升機所共有的機動靈活飛行性能，易實現懸停和超低空飛行等特點，而且具有體積小、重量輕、成本低以及在實際應用中良好的隱蔽性、高度的靈活性和很強的適應性等獨有的特點。正因為MUH的這些特點，其在軍用和民用領域都得到了相當廣闊的應用，其飛行控制研究越來越深受重視。 小型無人直升機本身是一個典型的非線性、多輸入多輸出、強噪聲、強耦合的復雜控制系統(tǒng)，其自主飛行技術更是融合了先進控制技術、多傳感器融合技術、人工

2、智能、圖像處理技術、無線傳輸技術以及先進制造技術等尖端技術，給控制領域帶來了很大的挑戰(zhàn)性。本文采用多工況多回路融合控制的控制方法對小型無人直升機飛行控制器的控制律進行研究，并且利用Matlab進行了仿真。 本課題研究中，引用美國麻省理工大學學者建立的X-Cell小型航模直升機的數學模型，以相關數學理論為工具，結合現代控制理論、非線性控制理論，利用系統(tǒng)辨識技術獲得的模型參數，通過線性化技術進行相關簡化，獲得用于仿真和控制的康達90

3、級油動小型航模直升機多工況的簡化數學模型，一種工況對應一種簡化模型。針對懸停與低速前飛兩種工況的簡化模型，在受模型誤差、時變參數和隨機干擾的影響較小的外環(huán)軌跡控制回路控制律設計中采用經典的PID控制法進行研究；在受模型誤差、時變參數和隨機干擾的影響較大的內環(huán)姿態(tài)（俯仰、滾轉和偏航）控制回路控制律設計中采用基于神經網絡的智能控制法進行研究，以求達到良好的控制效果。設計好結構相同的俯仰、滾轉和偏航三個閉環(huán)，共同構成姿態(tài)閉環(huán)控制回路，作為飛行

4、控制系統(tǒng)的內環(huán)，提供軌跡跟蹤所需的飛行姿態(tài)，再進一步完成軌跡跟蹤閉環(huán)的設計，作為飛行控制系統(tǒng)的外環(huán)，設計出相應的控制律。從而進一步的實現小型無人直升機多工況多回路的融合控制。然后，基于設計好的小型無人直升機多工況多回路融合控制的控制律，建立其仿真模型，利用Matlab/Simunink對其飛行控制系統(tǒng)進行仿真分析。主要是對內環(huán)的姿態(tài)控制與外環(huán)的軌跡跟蹤控制進行仿真分析，包括兩個主要方面：其一是基于根軌跡的研究來分析控制器的穩(wěn)定性及穩(wěn)態(tài)特