基于三自由度直升機(jī)模型的無(wú)人機(jī)智能姿態(tài)控制方法研究.pdf

1、旋翼無(wú)人機(jī)由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、機(jī)動(dòng)靈活、能夠?qū)崿F(xiàn)垂直起降以及空中懸停，在軍事與民用領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本文研究的三自由度直升機(jī)仿真系統(tǒng)可以模擬雙翼式直升機(jī)的飛行控制，近年來(lái)成為研究基礎(chǔ)控制理論和直升機(jī)控制方法的重要輔助工具。三自由度直升機(jī)系統(tǒng)是一種多輸入多輸出、強(qiáng)耦合、非線(xiàn)性的復(fù)雜系統(tǒng)，必須采用行之有效的控制策略，才能獲得良好的控制效果。本文針對(duì)智能控制方法在三自由度直升機(jī)系統(tǒng)姿態(tài)控制方面的實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題進(jìn)行了研究，主要工作如下:
　　

2、(1)根據(jù)三自由度直升機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)及特性，分析了俯仰軸、橫滾軸以及偏航軸的動(dòng)力學(xué)模型，并給出了系統(tǒng)的狀態(tài)方程。采用PID控制方法為三自由度直升機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)了控制器，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，PID控制雖然能夠基本滿(mǎn)足控制要求，但是系統(tǒng)的超調(diào)量較大且調(diào)節(jié)時(shí)間較長(zhǎng)，控制效果不理想。
　　(2)針對(duì)PID控制在姿態(tài)控制方面存在的不足，設(shè)計(jì)了一種模糊PID控制器。該控制器依據(jù)專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定了模糊規(guī)則，利用模糊控制來(lái)調(diào)整PID參數(shù)值，以滿(mǎn)足不

3、同運(yùn)行狀態(tài)對(duì)控制器參數(shù)的不同要求。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，直升機(jī)在模糊PID控制下具有超調(diào)小、調(diào)節(jié)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)系統(tǒng)的抗干擾能力也有所提高。
　　(3)針對(duì)系統(tǒng)的非線(xiàn)性與強(qiáng)耦合問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種PID神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制器。該控制器根據(jù)PID控制規(guī)律來(lái)選取網(wǎng)絡(luò)連接權(quán)值的初始值，然后利用誤差反向傳播算法調(diào)節(jié)連接權(quán)值，以網(wǎng)絡(luò)實(shí)際輸出與理想輸出的偏差平方均值作為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，通過(guò)不斷訓(xùn)練與學(xué)習(xí)，令目標(biāo)函數(shù)值達(dá)到最優(yōu)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，直升機(jī)在PID神經(jīng)元