魯棒控制器降階及其在直升機(jī)中的應(yīng)用研究.pdf

1、由于大量的物理對象的模型是高階動力學(xué)系統(tǒng)，利用 控制理論設(shè)計(jì)出來的控制器一般都具有與廣義對象模型可比的階次，而低階的控制器無論從實(shí)現(xiàn)的方便性角度來講，還是從實(shí)現(xiàn)成本角度來講都是優(yōu)先考慮的。自從基于2-ARE的DGKF方法和基于LMI的方法提出以來，關(guān)于這問題的研究更多地關(guān)注于低階 控制器的設(shè)計(jì)問題，關(guān)于這一問題的討論也是近年來 控制領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)之一。但該問題是一個(gè)非凸優(yōu)化問題，迄今為止仍存在著許多問題值得人們進(jìn)一步予以探討。如系

2、統(tǒng)性能與控制器階次之間的折衷問題、某些優(yōu)化算法存在的局部收斂性問題、大型系統(tǒng)的魯棒控制器降階問題等。 本論文主要基于處于控制理論中的魯棒控制器理論，其中重點(diǎn)研究與分析了 魯棒控制器的降階方法及其在直升機(jī)中的應(yīng)用，解決目前控制器降階方面存在的問題，主要工作包括以下幾個(gè)方面： 1、詳細(xì)綜述了魯棒控制器降階及其在直升機(jī)控制中應(yīng)用的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，針對目前存在的 魯棒控制器的降階方法進(jìn)行了分析和總結(jié)，將降階方法分為兩大類，一

3、是基于模型降階的控制器降階方法，一是基于某種優(yōu)化方法的降階方法。并分別將各種方法同時(shí)應(yīng)用于一四盤控制系統(tǒng)問題中，對各種方法進(jìn)行分析和比較。 2、在基于某些數(shù)學(xué)優(yōu)化方法方面，提出了一種基于Krylov子空間的控制器降階方法，將數(shù)學(xué)方法中的Krylov子空間投影理論應(yīng)用于控制器降階當(dāng)中，該方法不需要解任何的Lyapunov方程和使用Matlab工具箱，只需要一些矩陣的乘法運(yùn)算，編程簡單，大大地減小了計(jì)算量，應(yīng)用于某變頻調(diào)速電動機(jī)—

4、發(fā)電機(jī)組的頻率與幅值魯棒控制器設(shè)計(jì)中所設(shè)計(jì)出的低階控制器不僅能夠近似全階控制器，同時(shí)還能滿足閉環(huán)系統(tǒng)要求。并且利用該算法設(shè)計(jì)出直升機(jī)降階控制器，同樣能夠滿足系統(tǒng)要求，并適用于其他高階控制器降階。 3、將基于模型降階的方法應(yīng)用于控制器降階，把平衡法與奇異值分解法相結(jié)合形成聯(lián)合降階方法，該方法比單一的經(jīng)典方法更加簡潔、有效。并對平衡法進(jìn)行了改進(jìn)，解決了平衡法無法應(yīng)用的領(lǐng)域，并將該方法應(yīng)用于NASA HiMAT 航空器和UH-60A