文档介绍：天津大学
硕士学位论文
基于模态切换的无人直升机双回路鲁棒控制器的研究
姓名:郎哲彦
申请学位级别:硕士
专业:控制科学与工程
指导教师:吴爱国
2011-12
摘要路控制器采用以回路成形技术进行设计,使得内回路不仅能够实现环系统摄动;外回路控制器采用玑混合灵敏度优化技术进行设计,使外回路实也回路成形也混合灵敏度优化多模态切换飞关键词:无人直升机随着技术的发展,无人直升机因其具有的独特飞行特性、体积小、质量轻、够完成固定翼飞行器无法胜任的任务,如线缆巡检、反恐侦查、灾情巡查等。所以研发无人直升机自主飞控系统具有非常重要的意义。本课题旨在研究基于模态切换的无人直升机双回路鲁棒控制算法,并开发一套飞行姿态控制试验平台。曜脊娑ǖ娜颂呛痛瓜蛩俾释ǖ兰浣怦睿阃ǖ滥诘拇怼⒕捕性能要求,而且具有一定的鲁棒稳定裕度,以克服模型不确定性带来的内其次,设计了一套无人直升机飞行姿态控制试验平台。考虑到系统的可靠性和可扩展性,该平台设计为“机载上位机——机载下位机一一地面站”的系统”嵌入式计算机作为硬件平现己阶颂馑恪⒆颂噶罡倏刂扑惴ā⑺欧婊那疨波形的造价低等特点,在军民用领域发挥着越来越大的作用。在自主飞控系统控制下能首先针对文献中提供的多个模态无人直升机线性模型进行分析,证明其对象本身各通道均存在静不稳定性和较大耦合性。在借鉴内外回路控制和鲁棒控制思想的基础上,提出一种基于模态切换的双回路鲁棒控制算法。其中内回现纵向、横向速率以及高度的控制,并以此为基础,给出了降阶控制器参数化设计的结构;对于多模态系统控制问题,给出了多模态切换控制实现的条件。并且在一定假设条件下,提出了一种基于模糊“软切换”的多模态切换控制策略,以此减小切换过程中的抖动和冲击。该算法经仿真验证,获得了期望的控制效果。架构方式。机载上位机采用“模块台,在其上面安装系统,ⅲ成与机载下位机进行指令信号与监测数据的串行通讯,数据机载存储以及向地面站进行数据无线转发。地面站负责接收机载上位机无线转发的数据并进行存储。机载下位机软硬件完全进行自主设计、开发和调试。通过系统需求分析,设计采用“”架构模式,在蚎开发环境中进行程序开发,实生成以及手动自动切换等功能。平台开发完成后,被移植到“雷虎”原型直升机模型上,并进行了室内和室外的试飞实验。对摄录的影像资料和采集到的检测数据的分析,证明了该飞行姿态控制平台的实用性和可行性。行姿态控制试验平台
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第一章绪论研究背景号处理器”为背景。对现有直升机的模型进行理论分析,应用也回路成型方法本论文以国家大学生创新性试验计划课题“微型直升机无线导航系统综合信且,在前期导航系统信息融合处理的基础上,开发无人直升机飞行姿态控制平台。无人直升机次奕诵矸尚衅鳎粲谖奕嘶恢帧能够进行自动的垂直起飞与降落;可实现多方向多姿态飞行;可对目标物体实施降场地没有严格限制。某些情形下比固定翼无人机拥有更加优越的执行特种任务的能力,受到越来越多的肯定。***淠瘛币约凹和艘鄣饕W魑0谢褂玫腝无人直升机。此外德国轻型护卫舰用舰载“敝鄙⒁陨械摹岸放J俊薄⒍砺和混合灵敏度优化方法进行鲁棒控制器设计和稳定性分析的理论研究工作。并悬停状态的定点监视;进行低空贴地机动飞行,能够有效躲避雷达的追踪;对起侦察用.“火力侦察兵”、战斗用.“火力侦察兵”、波音公司的起斯的“扎拉薄碌乩摹熬丁薄⒓幽么蟮腃“哨兵”、瑞典的、瑞士的、新西兰的“蛇鲨”等军用无人直升机在近年来各大国际航展或无人机展上受到了各国军方的追捧。图谰黁图以军“斗牛士”
无人直升机研究目的和意义第一、垂直起降,灵活性和适应性强。虽然与固定翼无人机比,无人直升机很强的适应性。另外,其超低空飞行能力也是固定翼无人机所不及的【;美军“蜂鸟”图俄罗斯扎拉图美军侦察用“火力侦察兵”图德国舰载奕酥鄙无人直升机在军事和民用方面有着广泛的应用前景。民用领域方面主要用于空中管制、气象观测、地形测绘、地质勘探、城市环境控制、城市警务监控、森林灭火、人工降雨、喷洒农药、高压输电线路巡检和通信中继等【。军用领域方面,无人直升机的优势主要体现在以下几个方面:在机体结构力学、气动力学和控制等问题上要更为复杂,但是无人直升机可以向任意方向飞行,有高超的灵活性。可在狭窄的场地或舰艇上完成垂直起降,具有第二、可实现“零伤亡”。由于无人直升机没有驾驶仓位,所以其不存在人员伤亡的可能性。这一显著特点使得无人直升机受到各国军方的高度重视与关注,可实现对地、对空的全天候,全方位的立体打击任务【;第三、价格低廉,可大量装备部队使用。同样,由于