无人直升机LPV控制律设计

作     者：段镖 杨庶 李爱军 DUAN Biao;YANG Shu;LI Aijun

作者机构：西北工业大学自动化学院西安710072 

出 版 物：《北京航空航天大学学报》 (Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics)

年 卷 期：2023年第49卷第4期

页      面：879-890页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 

主　　题：无人直升机 高阶动力学模型 一体化式飞行控制 鲁棒控制 线性变参数控制 显模型跟踪 

摘      要：针对无人直升机航迹控制要求,提出一种基于线性变参数(LPV)控制理论的无人直升机一体化式飞行控制律设计方法,通过速度、侧滑角、高度和偏航角控制通道的显模型跟踪控制,实现无人直升机航迹控制。建立了无人直升机高阶非线性动力学模型,模型中考虑了旋翼桨叶挥舞和摆振运动、旋翼动态入流、机体运动之间的运动耦合,用于检验直升机高阶运动特性对控制律性能和闭环系统稳定性的影响。由于无人直升机的非线性动力学模型是典型的周期性系统,基于简谐平衡方法进行无人直升机的配平和模型线性化计算,在速度包线内得到用于控制律设计的无人直升机LPV模型,通过凸函数优化方法求解LPV控制律的参数。基于典型直升机机动,采用数值仿真方法对LPV控制律在传感器噪声影响下的控制性能进行检验,仿真结果表明:LPV控制律在速度包线内具有良好的控制性能和鲁棒性,无人直升机闭环系统在机动飞行中满足给定的性能要求。