基于系统分解的三自由度直升机控制仿真研究

三自由度直升机模型是多变量、非线性、强耦合的复杂控制对象,针对对象维数较高,控制器不易设计的问题,提出了一种基于系统分解的控制方法。首先建立了直升机的数学模型,并通过输入-状态线性化方法将模型线性化;其次将模型分解为两个子系统;最后分别采用无静差跟踪方法与PD控制方法设计子系统控制器。该方法通过模型分解,可大大降低控制器设计难度。仿真结果表明直升机姿态轨迹跟踪效果良好。

三自由度直升机逻辑控制器的研究与设计

针对三自由度直升机模型系统的位置跟踪问题,考虑到该模型系统是一个典型的高阶、不稳定、多变量、非线性系统,为了获得令人满意的控制效果,通常采用复杂的控制方法如线性二次型调节器(LQR)控制,该方法对模型的精确性要求较高,所建立系统模型的精度高低直接影响控制效果的好坏。为获得该模型系统较满意的控制方案,从实际应用的角度出发,采用逻辑控制方法设计出了逻辑控制器,它可直接根据当前偏差和偏差变化量计算出与此相适应的控制量,不需要对系统进行建模,具有较强的抗干扰性能;针对时滞问题,通过引入微分反馈,抑制了由时滞引起的超调;最后进行了半实物仿真实验。研究结果表明:该方法调节时间更短,几乎零超调,控制效果明显优于LQR控制。