共轴式无人直升机建模与鲁棒跟踪控制

作     者：袁夏明 朱纪洪 毛漫 YUAN Xia-ming;ZHU Ji-hong;MAO Man

作者机构：清华大学计算机科学与技术系 上海机电工程研究所 

出 版 物：《控制理论与应用》 (Control Theory & Applications)

年 卷 期：2014年第31卷第10期

页      面：1285-1294页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 082503[工学-航空宇航制造工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(61104082) 

主　　题：共轴式直升机 反馈线性化 鲁棒控制 轨迹跟踪 

摘      要：针对共轴式无人直升机非线性、强耦合的动力学特性,本文提出了一种基于动态反馈线性化方法的鲁棒跟踪控制策略.首先根据叶素理论、Pitt-Peters动态入流模型、上下旋翼气动干扰分析建立了共轴式无人直升机的数学模型.然后对于高度-姿态子系统,通过扩展状态变量对其进行了动态反馈线性化,分析了零动态特性.根据内环期望跟踪特性对解耦后的子系统进行极点配置.通过设计鲁棒补偿器实现了对高度与姿态指令的鲁棒跟踪.在此基础上,针对水平面内的位置子系统设计了外环比例微分(proportional-derivative,PD)控制器以实现位置跟踪.最后,通过内环跟踪仿真验证了反馈线性化方法良好的解耦特性,通过干扰条件下的轨迹跟踪仿真验证了所设计控制器具有较好的控制性能与鲁棒性.