基于LMI的三自由度直升機(jī)H2-H∞控制器設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、直升機(jī)具有能夠定高懸停、無跑道垂直起降的天賦優(yōu)勢，其在軍事應(yīng)用和民事應(yīng)用方面都有著廣泛的用途和前景。因此，研究三自由度直升機(jī)飛行系統(tǒng)具有十分重要的實(shí)際意義，但由于三自由度直升機(jī)系統(tǒng)是一個(gè)典型的多輸入多輸出，強(qiáng)耦合、非線性的復(fù)雜系統(tǒng)，使得三自由度直升機(jī)飛行系統(tǒng)的控制具有一定的難度。
　　針對三自由度直升機(jī)的飛行控制問題，本文將H2控制、H∞控制和mixedH2/H∞控制算法應(yīng)用到三自由度直升機(jī)的飛行控制中?，F(xiàn)有研究大多僅采用數(shù)值仿真

2、且不夠系統(tǒng)，本文系統(tǒng)的闡述了上述三種控制器的原理和設(shè)計(jì)過程，并且在數(shù)值仿真的基礎(chǔ)上，通過硬件在環(huán)仿真驗(yàn)證了算法的有效性。
　　本文的主要工作如下：
　　1.介紹了三自由度直升機(jī)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，針對本文所設(shè)計(jì)的控制器，介紹了魯棒控制和LMI簡史。
　　2.說明本文所需的LMI基礎(chǔ)知識(shí)，包括LMI表述法，LMI求解之內(nèi)點(diǎn)法，進(jìn)行矩陣變換的Schur補(bǔ)引理及LMI問題求解法與相關(guān)函數(shù)。
　　3.詳細(xì)介紹了三自由度直升

3、機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及主要組成部分。在此基礎(chǔ)上，分別分析了三自由度直升機(jī)三個(gè)軸分別處于理想且穩(wěn)定飛行位置時(shí)的動(dòng)力學(xué)方程，簡化后得到直升機(jī)系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型。
　　4.三自由度直升機(jī)H2、H∞和mixedH2/H∞控制器的設(shè)計(jì)。根據(jù)直升機(jī)系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型，分別提出了針對三自由度直升機(jī)的H2控制器、H∞控制器及mixedH2/H∞控制器。此外，本文詳細(xì)介紹了H2控制、H∞控制和mixedH2/H∞控制的原理并給出了各自問題的LMI描述。結(jié)合

4、MATLAB的LMI工具箱求解出了相應(yīng)的控制器的控制參數(shù)，并成功得通過大量的仿真取得了合適的權(quán)函數(shù)矩陣Q和R，然后通過數(shù)值仿真驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)控制器的有效性。
　　5.硬件在環(huán)仿真。通過硬件在環(huán)仿真對各控制器的控制效果進(jìn)行了進(jìn)一步驗(yàn)證，并與PID控制器的控制效果進(jìn)行對比。實(shí)驗(yàn)根據(jù)不同控制器分別對三自由度直升機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)和跟蹤實(shí)驗(yàn)。調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)中加入了兩種干擾信號(hào)：其一為ADS(Active Disturbance System)，其二為