基于GKYP引理的三自由度直升機控制器設(shè)計.pdf

1、直升機無論是在軍用還是民用方面都具有廣闊的用途及發(fā)展前景。隨著直升機飛行任務(wù)的不斷復(fù)雜化，對直升機飛行控制系統(tǒng)的要求越來越高。直升機姿態(tài)穩(wěn)定性，跟蹤速度和跟蹤準(zhǔn)確性，以及抗干擾能力等性能一直是備受關(guān)注的控制問題。
　　本文針對直升機的姿態(tài)穩(wěn)定性、跟蹤性以及魯棒性展開研究，以三自由度直升機為研究對象，設(shè)計了基于GKYP引理的魯棒PID控制器和輸入輸出能量解耦控制算法。具體工作如下：
　　首先，基于機理分析方法建立了三自由度直升

2、機模型，通過設(shè)置峰值時間和阻尼比的方法計算PID控制器參數(shù)，為直升機三個軸設(shè)計了經(jīng)典PID控制器。
　　其次，基于回路成形思想和GKYP引理，將控制器性能指標(biāo)轉(zhuǎn)化成MATLAB工具箱能求解的線性矩陣不等式。通過求解線性矩陣不等式來求解PID控制器參數(shù)，進(jìn)而設(shè)計了三自由度直升機三個軸魯棒PID控制器。這種算法提高了PID控制器的魯棒性能，避免了經(jīng)典PID控制器參數(shù)整定的過程，同時也克服了回路成形的缺點。
　　最后，考慮到三自由

3、度直升機三個軸的協(xié)調(diào)控制，建立了跟蹤模型，并針對這一多輸入多輸出強耦合系統(tǒng)，提出了基于GKYP引理的輸入輸出能量解耦算法。這種解耦方法的優(yōu)點是在有限頻率段進(jìn)行解耦的同時，克服了傳統(tǒng)輸入輸出能量解耦對模型要求苛刻的缺點。利用這種解耦方法，將三自由度直升機跟蹤控制模型解耦。然后，對解耦后的系統(tǒng)設(shè)計了魯棒PID控制器。
　　本文以固高三自由度直升機實驗平臺為對象，進(jìn)行了仿真研究，結(jié)果驗證了所提出控制方法的有效性。文章最后對其主要工作進(jìn)行