直升機(jī)抗飽和魯棒控制研究.pdf

1、由于直升機(jī)具有獨(dú)特的飛行能力，如垂直起降、空中懸停、前后左右任意方向飛行等特點(diǎn)，在軍用和民用方面需求日益增多，而直升機(jī)是個(gè)靜不穩(wěn)定、非線性、強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)，對(duì)它的飛行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一個(gè)很復(fù)雜的難題，所以，進(jìn)行直升機(jī)飛行控制技術(shù)的研究具有廣泛的應(yīng)用前景和重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文主要對(duì)直升機(jī)全姿態(tài)保持控制和直升機(jī)執(zhí)行器飽和控制方面進(jìn)行了研究。 本文首先概述了直升機(jī)的飛行特點(diǎn)，建立了直升機(jī)的非線性動(dòng)力學(xué)模型，并對(duì)其線性化進(jìn)行了分析

2、，同時(shí)對(duì)UH-60A黑鷹直升機(jī)的高階線性化數(shù)學(xué)模型的穩(wěn)定性和響應(yīng)特性進(jìn)行了分析。本文在進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前，使用互質(zhì)因式模型降階理論對(duì)直升機(jī)的高階線性模型進(jìn)行了合理的模型降階。 然后，按照內(nèi)外回路思想結(jié)合魯棒H∞回路成形方法，設(shè)計(jì)了直升機(jī)雙回路飛行控制系統(tǒng)，內(nèi)回路主要完成直升機(jī)的全姿態(tài)保持控制，包括滾轉(zhuǎn)姿態(tài)角、俯仰姿態(tài)角和偏航姿態(tài)角的同時(shí)控制；外回路在內(nèi)回路的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了速度跟蹤。所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)了直升機(jī)各通道間的解耦

3、，且具有高帶寬和良好的魯棒性。并按照ADS-33E標(biāo)準(zhǔn)對(duì)飛行性能進(jìn)行了評(píng)估，結(jié)果表明飛行品質(zhì)達(dá)到1級(jí)水平。 最后，本文對(duì)直升機(jī)的執(zhí)行器飽和問題進(jìn)行了抗飽和控制器設(shè)計(jì)方法的研究。首先，介紹了執(zhí)行器飽和的定義，概述了一般抗飽和控制器設(shè)計(jì)的兩類策略，并分析了抗飽和補(bǔ)償器設(shè)計(jì)的相關(guān)技術(shù)；然后，指出直升機(jī)抗飽和控制的難點(diǎn)，并在H∞回路成形控制器基礎(chǔ)上，采用一種基于線性矩陣不等式(LMI)的抗飽和控制方法，設(shè)計(jì)了直升機(jī)的抗飽和補(bǔ)償器，并比