基于滑模變結(jié)構(gòu)的飛行器姿態(tài)控制研究.pdf

1、隨著航空航天技術(shù)的不斷發(fā)展，飛行器的姿態(tài)控制問(wèn)題變的越來(lái)越重要，人們對(duì)其控制問(wèn)題的穩(wěn)定性以及控制精度都提出了更高的要求?；Ｗ兘Y(jié)構(gòu)控制由上世紀(jì)50年代前蘇聯(lián)學(xué)者Emelyanov首先提出，經(jīng)Utkin等人進(jìn)一步完善。由于該控制方法對(duì)系統(tǒng)參數(shù)攝動(dòng)和外界擾動(dòng)具有不變性，即完全魯棒性，因而引起了人們極大的關(guān)注。經(jīng)過(guò)50多年的發(fā)展，滑模變結(jié)構(gòu)控制已廣泛地應(yīng)用于機(jī)器人、工業(yè)控制、航空航天等控制領(lǐng)域。本文基于滑模變結(jié)構(gòu)對(duì)飛行器的姿態(tài)控制進(jìn)行了研究，

2、主要工作包含以下幾個(gè)部分:
　　首先，對(duì)飛行器運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的三種描述方法進(jìn)行了討論，即方向余弦法、歐拉角法和單位四元數(shù)法，并對(duì)比了各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。同時(shí)引入并分析了基于歐拉法的飛行器運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。
　　其次，針對(duì)基于歐拉法建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行精確線性化并對(duì)其線性模型設(shè)計(jì)了滑模變結(jié)構(gòu)控制器。選取了傳統(tǒng)的線性切換函數(shù)，利用參考輸入和實(shí)際輸出的偏差設(shè)計(jì)滑動(dòng)平面。為了保證系統(tǒng)滑動(dòng)模態(tài)的可達(dá)性及趨近運(yùn)動(dòng)的良好性能，采用趨近律來(lái)設(shè)計(jì)滑模變結(jié)構(gòu)

3、控制律。并利用Simulink對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，通過(guò)跟蹤響應(yīng)圖驗(yàn)證了滑模變結(jié)構(gòu)控制器的有效性。
　　再次，考慮到全程滑模控制器的優(yōu)點(diǎn):只有滑動(dòng)模態(tài)，而沒(méi)有趨近模態(tài)。本文第五章基于等效控制理論設(shè)計(jì)了全程滑模變結(jié)構(gòu)控制器。該控制器形式簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，并且此控制器消除了傳統(tǒng)滑?？刂品椒ǖ牡竭_(dá)運(yùn)動(dòng)階段，克服了未知參數(shù)攝動(dòng)的影響，使系統(tǒng)在整個(gè)過(guò)程中都具有魯棒性。最后通過(guò)Matlab中的Simulink工具箱對(duì)所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果