基于增益调度解耦控制的飞行控制系统研究

作     者：胡琼 费庆 马宏宾 耿庆波 HU Qiong;FEI Qing;MA Hongbin;GENG Qingbo

作者机构：北京理工大学自动化学院 北京理工大学复杂系统智能控制与决策国家重点实验室北京100081 

出 版 物：《系统科学与数学》 (Journal of Systems Science and Mathematical Sciences)

年 卷 期：2015年第35卷第5期

页      面：499-513页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：深部探测技术与实验研究专项(201311194-04) 北京理工大学研究生教学/创新基金 国家自然科学基金(61211130359,61321002,61473038) 北京市优秀人才培养资助计划(2012D009011000003)资助课题 

主　　题：非线性系统 增益调度 线性解耦控制 四旋翼飞行控制 闭环系统分析 

摘      要：针对一类非线性系统,设计了增益调度解耦控制律,且给出了定量的闭环特性分析.在控制系统分析中,建立了闭环系统阶跃响应和动态性能指标关于控制参数的数学表达式,从而克服了许多控制算法中参数试凑的盲目性和重复性.此外,在控制律实现中,为保证作为调度变量的系统输出缓慢变化,且为避免工作点处实际模型和线性模型之间的大偏差以及控制量的瞬时值过大或是振荡,提出进行参考信号变换,即阶跃跳变部分都用正弦信号去替代.为验证所设计控制律的可行性和有效性,将其应用于四旋翼飞行器的飞行控制中.根据四旋翼飞行器的结构特性和运动原理,设计了递阶形式的飞行控制结构,并采用所提出的增益调度解耦控制律分别设计外环的位置控制器和内环的姿态控制器.飞行仿真结果表明所设计的飞行控制系统结构和所提出的控制律具有可行性和有效性.