網(wǎng)絡(luò)化預(yù)測控制在三自由度直升機(jī)上的應(yīng)用.pdf

1、相比于傳統(tǒng)固定翼飛機(jī)，直升機(jī)具有垂直起降、空中懸停、靈活飛行的特點(diǎn)，因此在軍事和民事應(yīng)用上有著光明的前途?，F(xiàn)階段對于直升機(jī)飛行本地控制的方法有很多，也已經(jīng)比較成熟，然而結(jié)合現(xiàn)在日新月異的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過通信網(wǎng)絡(luò)控制直升機(jī)的研究還較少。故本文所要研究的是將網(wǎng)絡(luò)化預(yù)測控制（NPC）應(yīng)用到直升機(jī)上。
　　針對短時(shí)延網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（NCS）中由于網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、數(shù)據(jù)丟包等對系統(tǒng)性能造成的影響，本文采用了網(wǎng)絡(luò)化預(yù)測控制方法，對于控制參數(shù)生成預(yù)測序列，

2、同時(shí)對網(wǎng)絡(luò)時(shí)延作出補(bǔ)償，在理論分析的基礎(chǔ)上將算法應(yīng)用到直升機(jī)系統(tǒng)數(shù)值仿真中，驗(yàn)證了算法的有效性，實(shí)現(xiàn)了對于直升機(jī)的飛行控制。
　　本文的主要工作和成果如下：
　　（1）介紹了三自由度直升機(jī)相關(guān)控制方法，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)控制方法相結(jié)合的控制發(fā)展情況以及網(wǎng)絡(luò)化預(yù)測控制的研究現(xiàn)狀。
　?。?）介紹了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中存在的基本問題，包括單包傳輸和多包傳輸、網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)延、數(shù)據(jù)包丟失、數(shù)據(jù)包時(shí)序錯(cuò)亂和網(wǎng)絡(luò)調(diào)度，分析了其對于控制系統(tǒng)

3、的影響，使研究更有目的性；此外，對于預(yù)測控制的基本原理及三大特征，包括預(yù)測模型、滾動(dòng)優(yōu)化和反饋校正進(jìn)行說明，為后面的研究分析提供一定的理論基礎(chǔ)。
　　（3）針對Quanser公司開發(fā)的三自由度直升機(jī)平臺(tái)，分析每個(gè)自由度方向上的運(yùn)動(dòng)方程，得到三自由度直升機(jī)系統(tǒng)的狀態(tài)空間表示。之后將其轉(zhuǎn)化為離散時(shí)間下的狀態(tài)空間模型，利用LMI工具箱求解無時(shí)延時(shí)本地LQG控制律K，極點(diǎn)配置法得到觀測器增益L，設(shè)計(jì)本地控制器。
　?。?）根據(jù)預(yù)測控

4、制算法的基本思想，結(jié)合理論推導(dǎo)，對具體的預(yù)測控制生成器、網(wǎng)絡(luò)時(shí)延補(bǔ)償器進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并針對只存在前向通道網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的閉環(huán)系統(tǒng)做了穩(wěn)定性分析。之后利用TrueTime網(wǎng)絡(luò)工具箱，搭建了MATLAB/Simulink環(huán)境下的仿真平臺(tái)，在此基礎(chǔ)上利用MATLAB語言結(jié)合TrueTi me封裝函數(shù)對各個(gè)模塊設(shè)計(jì)了功能。
　?。?）基于仿真平臺(tái)，選定不同的控制輸入，分析在不同輸入條件下系統(tǒng)的響應(yīng)性能，并與本地控制的仿真結(jié)果進(jìn)行比較，驗(yàn)證算法的可