基于模糊PID的直升机模型飞行姿态控制

针对微型无人直升机具有非线性、多变量耦合等特性,利用模糊组合PID控制方法研究直升机模型飞行控制系统的姿态控制问题。首先以三自由度直升机模型为控制对象,建立动力学方程。然后对PID控制方法采用模糊控制算法进行改进。为使直升机模型能够平稳飞行,且具有较强的鲁棒性,基于解耦的直升机模型分别设计模糊-PID阈值切换和加权控制方法,对直升机模型的俯仰轴和横侧轴进行控制。最后将所提出的控制方法应用于直升机模型本体实现姿态优化,实时仿真效果说明所设计方法的可行性和有效性。

三自由度直升机模型的无静差跟踪控制

三自由度实验室直升机模型是典型的高阶多输入输出系统,具有较强的通道耦合和非线性特性,其俯仰、倾斜和旋转三轴运动方程,能够部分模拟实际直升机的飞行特性,是控制理论教学和研究的有力工具。采用基于内模原理的无静差跟踪控制方法设计能够同时实现扰动抑制和鲁棒跟踪的无静差跟踪控制器,应用LQR方法设计系统状态反馈增益,将设计的线性解耦控制器应用到原非线性耦合模型上,计算机仿真和实时实验结果表明能够很好的实现轨迹跟踪控制。

一类非线性直升机模型的滑模降阶控制器设计

针对带有交叉耦合的多输入CE150直升机模型,研究了一类多输入仿射非线性系统的控制设计问题,基于滑模变结构控制理论,采用了一种新的控制器设计方法:滑模降阶方法,即反复运用变结构控制理论,对一类高阶的仿射非线性系统,构造了合适的微分同胚变换函数,把初始高阶系统降至低阶系统,并构造了变结构控制律,再利用当前级和上一级控制输入的映射关系反推出初始系统的控制输入.通过CE150直升机模型仿真结果表明,该方法有效可行.

基于二步线性化的实验直升机模型跟踪控制

一种基于二步反馈线性化方法设计解耦跟踪控制器,应用于一个三自由度(3-DOF)直升机实验系统。3-DOF直升机实验模型是典型的高阶多输入设计的多输出系统,具有较强的通道耦合和非线性特性。基于该仿真平台,将线性化系统分解成两个子系统,定义输出为输出误差积分以实现积分控制,按照输入-输出线性化方法通过坐标变换和输入变换对其线性化模型全状态精确线性化,实现了系统完全解耦,对扩展系统按照线性LQR方法设计跟踪控制器。计算机仿真和实时控制表明系统能够很好的跟踪高度和旋转速度参考轨迹。

三自由度直升机模型跟踪控制

针对三自由度直升机模型中存在的轴间强耦合和非线性的特性,采用系统分解与输入—状态反馈的线性化方法,对非线性耦合模型进行精确线性化处理,实现了系统解耦与线性化,并简化了控制器设计结构。首先应用拉格朗日方法对系统进行力学仿真分析。通过建立直升机的精确模型,将模型分解为两个子系统,利用状态线性化,得到简单的线性系统。分别采用无静差跟踪方法与伺服控制方法设计子系统控制器,改善了系统性能,实现了对参考输入的无静差跟踪。仿真表明,方法提高了系统稳定性,轨迹跟踪效果好。

三自由度直升机模型鲁棒控制器设计

鲁棒性是直升机的重要性能指标。针对三自由度直升机模型设计了基于线性二次型调节器(LQR)和模糊逻辑的鲁棒控制器。该控制器从控制率出发,首先采用LQR控制器来确保直升机模型的静态性能,然后设计积分切换函数与滑模切换控制分量来增强系统的抗干扰能力,接着采用模糊逻辑调整控制律以达到最佳效果。实验结果表明该策略具有较强的鲁棒性和很好的动态响应性能。

输入饱和CE150直升机模型的复合非线性反馈控制

针对带有输入饱和的直升机模型输出问题,提出了一种基于复合非线性反馈(composite nonlinear feedback,CNF)控制方法.为了解决输出调节问题,构建了一个观测器和一个输出反馈CNF控制器,其中CNF控制器包括线性控制律和非线性控制律两部分.该文首先提出了一个直升机模型的线性化状态方程,然后解输出方程,通过H_∞黎卡提微分方程得到反馈增益和观测器增益,构造出具有小阻尼比的线性控制部分和改善瞬态性能的非线性反馈控制部分.为了研究控制器的性能,分别在无外部干扰和有外部干扰两种情况下设计了控制器.仿真结果表明,复合非线性反馈控制器在时变信号和时不变信号下均缩小了跟踪时间和跟踪误差,提高了直升机系统的瞬态性能.

89C51单片机调速系统在遥控直升机模型中的应用

利用51系列单片机强大的编译功能和稳定的物理属性,结合当前遥控直升机模型中缺少调速系统的特点,设计出以89C 51单片机为核心的遥控直升机模型调速系统。经实验证明,该系统能有效地调节遥控直升机模型的行进速度。

基于模型参考自适应方法的直升机悬停控制

为研究三自由度直升机实验教学模型的运动特性,建立了小型三自由度直升机系统的数学模型,将直升机模型的运动分为俯仰轴、横侧轴、旋转轴三个部分,并分别建立动力学方程;针对该直升机模型的悬停控制问题,设计了基于Lyapunov稳定性理论的模型参考自适应控制系统,使得直升机姿态控制能达到期望的要求。仿真结果表明,设计的控制系统能同时满足动态和稳态性能指标,为利用该方法进行其他控制系统的设计提供了参考。

三自由度直升机多模型LQR控制器设计

通过对三自由度直升机模型实验系统的总体分析,引入了多模型切换思想,建立了多模型LQR控制器。针对多模型LQR控制器将数学模型以高度角和俯仰角两个角度为变量建立多模型集合,运用Matlab搭建仿真对控制器进行仿真实验,并通过直升机高度角、俯仰角和旋转角的跟踪准确性、快速性以及超调量大小等控制指标,直接地度量控制器控制效果的好坏,将控制效果最优的多模型LQR控制器应用于直升机实物模型之上,运用Matlab中的实时工作空间(RTW)和Quanser公司专用控制软件Wincon实现对直升机实物的实时控制,控制效果良好。

模型直升机航向自适应保性能控制

提出了一种新的模型直升机航向控制算法。针对具有模型不确定性的直升机航向线性模型,提出了一种具有自适应机制的最优保性能控制器。该控制策略通过引入自适应机制降低固定增益控制器所固有的保守性,并且控制器的反馈增益应用线性矩阵不等式(LMIs)方法解得。理论分析和数字仿真表明所设计的控制器具有良好的鲁棒稳定性能。

小型直升机航向模型的增广递推最小二乘辨识

分析确定了模型直升机航向通道结构,考虑了噪声模型的存在,采用增广最小二乘法进行了参数辨识,从而避免了一般最小二乘法把误差模型隐含在系统模型中所造成的辨识精度不高的缺点。结果表明,虽然采用增广最小二乘法要考虑噪声模型,但是它具有速度快、辨识结果准确的特点,所得模型直升机的航向模型很好的表示了其系统特性,可以用来进行控制系统的设计和直升机的分析理解。

模型直升机自动飞行仿真

模型直升机的自动飞行控制系统是一个以计算机技术为基础的复杂系统,建立完善的仿真平台是模型直升机自动飞行控制研究中非常重要的一部分。本文以Raptor?60模型直升机为研究对象,详细介绍了如何建立仿真平台、如何利用仿真平台验证数学模型,以及如何利用仿真平台对机载平台进行软硬件测试,包括利用SITL(software-in-the-loop)来测试控制算法和利用HITL(hardware-in-the-loop)来测试伺服器动态特性、机载控制器的实时能力和工作性能。

基于闭环子空间辨识的直升机横向模型修正

针对闭环条件下数据相关性所导致的辨识偏差问题,提出一种基于闭环子空间辨识的直升机模型修正方法。通过闭环子空间辨识理论以及投影算法,利用操纵指令的激励信息中蕴含的动态信息,实现闭环条件下的模型无偏估计。并通过正则化方法,实现模型先验知识与数据后验信息的融合,进一步提高直升机模型修正结果的准确性与实用性。提出了基于闭环飞行数据的直升机模型修正两步法,在闭环条件下的应用结果验证了方法的有效性。

模型直升机自动飞行控制系统

模型直升机自动飞行控制系统是一个以计算机技术为基础的复杂系统,它采集各传感器的数据,得到直升机当前的姿态、位置以及相应的监控信息并传给控制模块,控制模块按照给定的策略运算,计算的结果作为输出推动伺服器动作,调整直升机的姿态或运动趋势,从而达到自动飞行的效果。本文以Raptor60模型直升机为研究对象,详细描述了模型直升机自动飞行控制系统的软硬件以及控制器设计,其中包括控制系统的结构、模型直升机、传感器和伺服器组、导航控制和控制器设计。

模型直升机垂直通道的改进最小二乘辨识方法

分析了模型直升机悬停时垂直方向的位移与总距输入之间的关系,建立了一个参数化模型,设计进行了试验并采集得到了用于辨识的输入输出数据。针对所建参数化模型的特殊性,采用了一种改进的最小二乘法进行参数辨识,得出了解析化的关系式,为进一步分析模型直升机垂直通道的特性和飞行控制系统设计提供了基础。

基于多单片机的模型直升机机载测控系统设计

遥控模型直升机在军事侦察领域具有广泛用途,其控制系统要求可靠性高、便携性好。多单片机协调综合使用A/D采集、串行口数据读写、PWM信号读取与产生、中断与定时编程等一系列技术,完成多传感器数据采集与执行器控制任务,实现模型直升机机载测控功能。克服嵌入式系统开发中存在的体积重量缺陷,具有较好的便携性和机动性。在平台试验中,系统能够根据测量数据做出正确的控制决策,功能满足遥控模型直升机测控系统要求。

直升机比例模型的控制器设计

文章针对实验室的直升机比例模型,提出了一种PID控制与模糊监测相结合的控制方法,以提高系统的性能。仿真结果表明,所设计的控制器使直升机比例模型能在广泛的运行空间点上保持良好的稳定性和鲁棒性。

Linux环境下模型直升机飞行过程的实时3D仿真

论文给出了模型直升机飞行仿真系统的整体结构。介绍了在Linux平台下,采用FLTK图形界面库和Mesa/OpenGL实现模型直升机飞行状态3D可视化仿真与实时再现的过程,并分析了仿真过程中建模、动画显示、网络通讯、视角变换等问题。

基于模糊PID控制的模型直升机自主返回系统

旨在设计一架具有自主返回模块及增稳模块的模型直升机,该直升机以C8051F020单片机作为机载部分控制器,运用无线收发模块实现与地面站的通信。本文介绍了模型直升机自主返回系统各模块的功能及实现,用系统辨识法分通道建立了直升机模型,详细描述了基于参数寻优的模糊自适应PID控制器的设计方法,运用Simulink进行性能分析,结果表明所设计的增稳控制系统结构合理可行,满足实时性和可靠性要求。本文设计的模型直升机可完成悬停、返回、着陆等简单的自主飞行任务,为后续舰载小型模型直升机自主起降开发与验证平台的研制奠定了基础。