基于滑模的小型無人直升機姿態(tài)控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn).pdf

1、小型無人直升機具有低成本、小尺寸、高機動等優(yōu)點，在世界范圍內(nèi)受到了普遍的重視，在軍事和民用領域均獲得了廣泛的研究與應用。一架小型無人直升機要在無人為干預的條件下完成各項任務，首先需要一個性能優(yōu)良的自動飛行控制系統(tǒng)。姿態(tài)控制系統(tǒng)是小型無人直升機自動飛行控制系統(tǒng)的基礎與關鍵部分，本文將在建立小型無人直升機非線性動力學模型的基礎上，采用滑?？刂婆c自適應滑?？刂品椒▽ζ湔归_姿態(tài)控制系統(tǒng)的設計與研究，目的在于設計一個具有良好魯棒性的姿態(tài)控制器，論

2、文主要研究內(nèi)容如下：
　　1)首先，以Raptor903D直升機為基礎實驗平臺，介紹了整個無人直升機系統(tǒng)的硬件結構。然后基于滾轉俯仰姿態(tài)控制研究的目的，建立了簡化的小型無人直升機非線性動力學模型，主要包括機身剛體動力學與運動學模型、主旋翼動力學模型，為姿態(tài)控制系統(tǒng)的設計奠定了基礎。
　　2)在充分分析小型無人直升機非線性動力學模型的基礎上，基于姿態(tài)角速率的動態(tài)響應比姿態(tài)角響應快的假設，采用滑?？刂茷镽aptor903D直升機

3、系統(tǒng)設計了雙環(huán)積分滑模姿態(tài)控制器，并設計了一個擴張狀態(tài)觀測器估計系統(tǒng)不確定性與外部干擾。雙環(huán)滑?？刂破鹘Y構簡單，易于在實際工程中實現(xiàn)，但是當小型無人直升機作大機動飛行時控制性能可能會有所下降。因此，進一步設計了單環(huán)積分滑模姿態(tài)控制器，提高了控制精度。為了驗證所設計控制器的有效性，進行了仿真實驗，并在實驗保護支架上進行了實物實驗，仿真和實物實驗均說明了兩種滑模姿態(tài)控制器的有效性。
　　3)由于滑模反演控制器需要已知不確定性的上界，因