小型無人直升機(jī)多工況多回路融合控制研究.pdf

1、小型無人直升機(jī)不僅具有一般無人直升機(jī)所共有的機(jī)動(dòng)靈活飛行性能，易實(shí)現(xiàn)懸停和超低空飛行等特點(diǎn)，而且具有體積小、重量輕、成本低以及在實(shí)際應(yīng)用中良好的隱蔽性、高度的靈活性和很強(qiáng)的適應(yīng)性等獨(dú)有的特點(diǎn)。正因?yàn)镸UH的這些特點(diǎn)，其在軍用和民用領(lǐng)域都得到了相當(dāng)廣闊的應(yīng)用，其飛行控制研究越來越深受重視。 小型無人直升機(jī)本身是一個(gè)典型的非線性、多輸入多輸出、強(qiáng)噪聲、強(qiáng)耦合的復(fù)雜控制系統(tǒng)，其自主飛行技術(shù)更是融合了先進(jìn)控制技術(shù)、多傳感器融合技術(shù)、人工

2、智能、圖像處理技術(shù)、無線傳輸技術(shù)以及先進(jìn)制造技術(shù)等尖端技術(shù)，給控制領(lǐng)域帶來了很大的挑戰(zhàn)性。本文采用多工況多回路融合控制的控制方法對(duì)小型無人直升機(jī)飛行控制器的控制律進(jìn)行研究，并且利用Matlab進(jìn)行了仿真。 本課題研究中，引用美國麻省理工大學(xué)學(xué)者建立的X-Cell小型航模直升機(jī)的數(shù)學(xué)模型，以相關(guān)數(shù)學(xué)理論為工具，結(jié)合現(xiàn)代控制理論、非線性控制理論，利用系統(tǒng)辨識(shí)技術(shù)獲得的模型參數(shù)，通過線性化技術(shù)進(jìn)行相關(guān)簡化，獲得用于仿真和控制的康達(dá)90

3、級(jí)油動(dòng)小型航模直升機(jī)多工況的簡化數(shù)學(xué)模型，一種工況對(duì)應(yīng)一種簡化模型。針對(duì)懸停與低速前飛兩種工況的簡化模型，在受模型誤差、時(shí)變參數(shù)和隨機(jī)干擾的影響較小的外環(huán)軌跡控制回路控制律設(shè)計(jì)中采用經(jīng)典的PID控制法進(jìn)行研究；在受模型誤差、時(shí)變參數(shù)和隨機(jī)干擾的影響較大的內(nèi)環(huán)姿態(tài)（俯仰、滾轉(zhuǎn)和偏航）控制回路控制律設(shè)計(jì)中采用基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能控制法進(jìn)行研究，以求達(dá)到良好的控制效果。設(shè)計(jì)好結(jié)構(gòu)相同的俯仰、滾轉(zhuǎn)和偏航三個(gè)閉環(huán)，共同構(gòu)成姿態(tài)閉環(huán)控制回路，作為飛行

4、控制系統(tǒng)的內(nèi)環(huán)，提供軌跡跟蹤所需的飛行姿態(tài)，再進(jìn)一步完成軌跡跟蹤閉環(huán)的設(shè)計(jì)，作為飛行控制系統(tǒng)的外環(huán)，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的控制律。從而進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)小型無人直升機(jī)多工況多回路的融合控制。然后，基于設(shè)計(jì)好的小型無人直升機(jī)多工況多回路融合控制的控制律，建立其仿真模型，利用Matlab/Simunink對(duì)其飛行控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析。主要是對(duì)內(nèi)環(huán)的姿態(tài)控制與外環(huán)的軌跡跟蹤控制進(jìn)行仿真分析，包括兩個(gè)主要方面：其一是基于根軌跡的研究來分析控制器的穩(wěn)定性及穩(wěn)態(tài)特