基于H-,∞-回路成形的無人直升機非脆弱魯棒飛行控制研究.pdf

1、無人直升機因其獨特的飛行特點而具有日益重要的軍事和民用價值。本文研究無人直升機魯棒飛行控制器的設(shè)計問題。無人直升機是典型的多輸入多輸出系統(tǒng)，具有不穩(wěn)定、強耦合、不確定、全飛行包線內(nèi)飛行特性差異大以及飛行控制器可能存在脆弱性的特點。本文針對以上特點對無人直升機的魯棒飛行控制進行了深入的研究。 首先，在對無人直升機的關(guān)鍵飛行控制問題，以及被控對象和控制器同時存在互質(zhì)因子不確定性的系統(tǒng)非脆弱魯棒穩(wěn)定性進行分析的基礎(chǔ)上，提出了非脆弱魯

2、棒解耦的概念，得到了閉環(huán)控制系統(tǒng)能夠非脆弱魯棒穩(wěn)定且具有非脆弱魯棒解耦性能的充分條件，并給出了非脆弱魯棒解耦控制器的優(yōu)化設(shè)計方法。進一步，研究了當(dāng)被控對象和控制器同時存在正規(guī)化互質(zhì)因子不確定性時，利用H∞回路成形控制方法設(shè)計最優(yōu)非脆弱魯棒解耦控制器的設(shè)計方法。 其次，針對H∞回路成形控制方法的設(shè)計關(guān)鍵—權(quán)重函數(shù)的選取問題，在對回路成形要求進行深入分析的基礎(chǔ)上，提出一種基于工程設(shè)計，輔以混沌優(yōu)化、具有非脆弱約束的權(quán)重函數(shù)選取方法

3、，可以減少調(diào)整權(quán)重函數(shù)的次數(shù)，縮短控制器的設(shè)計周期，并且最終控制器不但可以同時滿足頻域和時域的控制要求，而且具有較強的魯棒性和一定的非脆弱性。 然后，以ADS33-E中LEVEL1控制品質(zhì)為設(shè)計目標(biāo)，設(shè)計了基于H∞回路成形的某型號無人直升機懸停狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)魯棒ACAH控制器和非脆弱魯棒ACAH控制器，并對兩者的控制性能進行比較。仿真對比結(jié)果表明非脆弱魯棒控制器不僅能夠滿足控制器的設(shè)計要求，而且比標(biāo)準(zhǔn)魯棒控制器更具有非脆弱魯棒穩(wěn)定

4、性和非脆弱魯棒解耦性能。進一步，對非脆弱魯棒ACAH控制器的控制性能進行了半實物仿真驗證。 接著，給出了無人直升機全飛行包線非脆弱魯棒控制器的設(shè)計策略。結(jié)合全飛行包線控制器的雙回路控制結(jié)構(gòu)，提出了一種“特性區(qū)間劃分”的飛行包線劃分方法，這種方法不僅考慮了物理對象的實際特性，而且能夠同時保證控制器的魯棒性和控制性能。另外，還提出了一種“奇異值度量法”的標(biāo)稱設(shè)計模型選取方法，可以方便地選取出子飛行區(qū)域內(nèi)控制器的標(biāo)稱設(shè)計模型。