二自由度飛行姿態(tài)模擬器的增益調(diào)度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、旋翼類飛行姿態(tài)模擬器是控制領(lǐng)域常見的控制對(duì)象，系統(tǒng)自身具有非線性、多變量耦合和自然不穩(wěn)定等特性，且在對(duì)其進(jìn)行控制時(shí)能研究很多控制性能問題，例如隨動(dòng)性、可鎮(zhèn)定性、抗干擾性和跟蹤性等。正是由于此系統(tǒng)具有如此多的特性，所以是研究控制算法和設(shè)計(jì)控制律的理想平臺(tái)。由于此類系統(tǒng)特性復(fù)雜，故難以對(duì)其建立精確的數(shù)學(xué)模型。本文為了研究此類系統(tǒng)的內(nèi)部特性，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)自行搭建了二自由度飛行姿態(tài)模擬器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并以此套實(shí)物系統(tǒng)作為被控對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行了模型建立并

2、設(shè)計(jì)了針對(duì)線性飽和系統(tǒng)的增益調(diào)度輸出反饋控制器，實(shí)現(xiàn)了理論與實(shí)際的良好結(jié)合。
　　首先，本文對(duì)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，基于RTX和MFC分別編寫了后臺(tái)運(yùn)行程序和前臺(tái)控制界面。后臺(tái)程序負(fù)責(zé)控制底層設(shè)備，前臺(tái)控制界面控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的運(yùn)行并保存運(yùn)行數(shù)據(jù)。
　　其次，為了對(duì)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行深層次的控制，需要對(duì)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行建模。本文建立了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的非線性動(dòng)力學(xué)模型。通過理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證確定了電壓與螺旋槳轉(zhuǎn)速的關(guān)系以及螺旋槳轉(zhuǎn)速與升力之間

3、的關(guān)系，得到了系統(tǒng)的最終模型，并對(duì)模型進(jìn)行了開環(huán)驗(yàn)證及設(shè)計(jì)PID控制器后的閉環(huán)驗(yàn)證。
　　再次，本文將理論與實(shí)際進(jìn)行了有機(jī)結(jié)合。理論上設(shè)計(jì)了PID控制器并將其應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上進(jìn)行了調(diào)試和測(cè)試，通過對(duì)比仿真結(jié)果和實(shí)際系統(tǒng)的響應(yīng)，進(jìn)一步對(duì)模型的正確性進(jìn)行了驗(yàn)證，也證明了所設(shè)計(jì)控制律的有效性。但是PID控制器未能從理論上解決實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的執(zhí)行器飽和問題。
　　最后，為了從理論上處理執(zhí)行器飽和問題，我們提出并研究設(shè)計(jì)了增益調(diào)度輸出反饋控