多螺旋槳組合浮空器抗飽和控制策略研究.pdf

1、本文以多螺旋槳組合浮空器為研究對象，考慮矢量推力的不對稱約束特點，進行了飽和受限系統(tǒng)穩(wěn)定性分析和抗飽和控制器設計。論文主要工作如下：
　　首先，建立了多螺旋槳組合浮空器的非線性模型，得到了浮空器的最大飛行速度，最大垂直速度和最大偏航角速率；在平衡點處對浮空器非線性方程進行了小擾動線性化，得出了浮空器縱向運動的三個典型運動模態(tài)：震蕩衰減模態(tài)、升沉模態(tài)和浪涌模態(tài)；在平衡狀態(tài)下對比了線性模型和非線性模型的擾動響應，驗證了線性化模型的有效

2、性。
　　然后，針對執(zhí)行機構(gòu)輸入具有不對稱約束的特點，運用變量替換方法將不對稱約束轉(zhuǎn)換成了一個對稱約束和一個幅值有界的擾動；運用廣義扇形條件處理了飽和非線性約束，在同時考慮飽和非線性系統(tǒng)受幅值有界和能量有界擾動的情況下，針對閉環(huán)系統(tǒng)運用二次李亞普諾夫方程推導了系統(tǒng)的穩(wěn)定性條件，將控制器的求解轉(zhuǎn)換成了求解線性矩陣不等式的凸優(yōu)化問題；并設計狀態(tài)反饋控制器同時仿真驗證了該控制器在系統(tǒng)受到擾動時的有效性。
　　最后，基于飽和受限系統(tǒng)

3、穩(wěn)定性條件進行了抗飽和控制器設計，給出了兩種設計方法：直接設計法和間接設計法。采用直接法基于飽和受限系統(tǒng)模型，一步設計了控制器和補償器；采用間接法設計了滿足性能要求的LQG線性控制器和考慮飽和影響的靜態(tài)抗飽和補償器；并仿真驗證了兩種方法設計出的抗飽和控制器的有效性和對比分析了其優(yōu)缺點。
　　若給定飛行器的模型參數(shù)和已知外界風擾動大小，論文提出的兩種算法均可以離線計算控制器參數(shù)和補償器系數(shù)，降低對飛行控制計算機的要求，因此控制器可以