基于H-,∞-回路成形的無(wú)人直升機(jī)非脆弱魯棒飛行控制研究.pdf

1、無(wú)人直升機(jī)因其獨(dú)特的飛行特點(diǎn)而具有日益重要的軍事和民用價(jià)值。本文研究無(wú)人直升機(jī)魯棒飛行控制器的設(shè)計(jì)問(wèn)題。無(wú)人直升機(jī)是典型的多輸入多輸出系統(tǒng)，具有不穩(wěn)定、強(qiáng)耦合、不確定、全飛行包線內(nèi)飛行特性差異大以及飛行控制器可能存在脆弱性的特點(diǎn)。本文針對(duì)以上特點(diǎn)對(duì)無(wú)人直升機(jī)的魯棒飛行控制進(jìn)行了深入的研究。 首先，在對(duì)無(wú)人直升機(jī)的關(guān)鍵飛行控制問(wèn)題，以及被控對(duì)象和控制器同時(shí)存在互質(zhì)因子不確定性的系統(tǒng)非脆弱魯棒穩(wěn)定性進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出了非脆弱魯

2、棒解耦的概念，得到了閉環(huán)控制系統(tǒng)能夠非脆弱魯棒穩(wěn)定且具有非脆弱魯棒解耦性能的充分條件，并給出了非脆弱魯棒解耦控制器的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。進(jìn)一步，研究了當(dāng)被控對(duì)象和控制器同時(shí)存在正規(guī)化互質(zhì)因子不確定性時(shí)，利用H∞回路成形控制方法設(shè)計(jì)最優(yōu)非脆弱魯棒解耦控制器的設(shè)計(jì)方法。 其次，針對(duì)H∞回路成形控制方法的設(shè)計(jì)關(guān)鍵—權(quán)重函數(shù)的選取問(wèn)題，在對(duì)回路成形要求進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，提出一種基于工程設(shè)計(jì)，輔以混沌優(yōu)化、具有非脆弱約束的權(quán)重函數(shù)選取方法

3、，可以減少調(diào)整權(quán)重函數(shù)的次數(shù)，縮短控制器的設(shè)計(jì)周期，并且最終控制器不但可以同時(shí)滿足頻域和時(shí)域的控制要求，而且具有較強(qiáng)的魯棒性和一定的非脆弱性。 然后，以ADS33-E中LEVEL1控制品質(zhì)為設(shè)計(jì)目標(biāo)，設(shè)計(jì)了基于H∞回路成形的某型號(hào)無(wú)人直升機(jī)懸停狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)魯棒ACAH控制器和非脆弱魯棒ACAH控制器，并對(duì)兩者的控制性能進(jìn)行比較。仿真對(duì)比結(jié)果表明非脆弱魯棒控制器不僅能夠滿足控制器的設(shè)計(jì)要求，而且比標(biāo)準(zhǔn)魯棒控制器更具有非脆弱魯棒穩(wěn)定

4、性和非脆弱魯棒解耦性能。進(jìn)一步，對(duì)非脆弱魯棒ACAH控制器的控制性能進(jìn)行了半實(shí)物仿真驗(yàn)證。 接著，給出了無(wú)人直升機(jī)全飛行包線非脆弱魯棒控制器的設(shè)計(jì)策略。結(jié)合全飛行包線控制器的雙回路控制結(jié)構(gòu)，提出了一種“特性區(qū)間劃分”的飛行包線劃分方法，這種方法不僅考慮了物理對(duì)象的實(shí)際特性，而且能夠同時(shí)保證控制器的魯棒性和控制性能。另外，還提出了一種“奇異值度量法”的標(biāo)稱設(shè)計(jì)模型選取方法，可以方便地選取出子飛行區(qū)域內(nèi)控制器的標(biāo)稱設(shè)計(jì)模型。