二自由度飛行姿態(tài)模擬器的增益調度控制系統(tǒng)設計.pdf

1、旋翼類飛行姿態(tài)模擬器是控制領域常見的控制對象，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，且在對其進行控制時能研究很多控制性能問題，例如隨動性、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計控制律的理想平臺。由于此類系統(tǒng)特性復雜，故難以對其建立精確的數(shù)學模型。本文為了研究此類系統(tǒng)的內(nèi)部特性，在實驗室內(nèi)自行搭建了二自由度飛行姿態(tài)模擬器實驗系統(tǒng)，并以此套實物系統(tǒng)作為被控對象，對其進行了模型建立并

2、設計了針對線性飽和系統(tǒng)的增益調度輸出反饋控制器，實現(xiàn)了理論與實際的良好結合。
　　首先，本文對實驗系統(tǒng)進行了詳細的分析，基于RTX和MFC分別編寫了后臺運行程序和前臺控制界面。后臺程序負責控制底層設備，前臺控制界面控制實驗系統(tǒng)的運行并保存運行數(shù)據(jù)。
　　其次，為了對實驗系統(tǒng)進行深層次的控制，需要對實驗系統(tǒng)進行建模。本文建立了實驗系統(tǒng)的非線性動力學模型。通過理論分析和實驗驗證確定了電壓與螺旋槳轉速的關系以及螺旋槳轉速與升力之間

3、的關系，得到了系統(tǒng)的最終模型，并對模型進行了開環(huán)驗證及設計PID控制器后的閉環(huán)驗證。
　　再次，本文將理論與實際進行了有機結合。理論上設計了PID控制器并將其應用在實驗系統(tǒng)上進行了調試和測試，通過對比仿真結果和實際系統(tǒng)的響應，進一步對模型的正確性進行了驗證，也證明了所設計控制律的有效性。但是PID控制器未能從理論上解決實驗系統(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，我們提出并研究設計了增益調度輸出反饋控