直升机模型滑模跟踪控制研究

作     者：刁国亮 

作者单位：中国民航大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王修岩

授予年度：2011年

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] 

主      题：直升机模型 滑模变结构 模糊控制 抖振削弱 

摘      要：直升机由于具有垂直起降、空中悬停、前后左右飞行等优点在抢险救灾等军民用领域得到广泛应用。直升机本身是一个非线性、多变量、强耦合的复杂控制系统,其研究涉及到系统建模、控制器设计和抗干扰等一系列相关问题,传统的经典控制方法往往达不到理想效果,采用滑模、模糊等智能控制方法是解决这类问题的主要研究方向。实际直升机飞行试验危险性大,传感器成本高,飞行控制算法的验证存在很多安全隐患,目前许多直升机实物仿真模型被用来模拟直升机的真实飞行,从而快速有效地研究直升机飞行控制问题。本文以Quanser公司研制的2-DOF直升机模型为研究对象。首先,分析了直升机模型的体系结构,进行了系统状态空间模型的建立及解耦处理。其次,基于LQR原理选取了一种积分型切换流形,采用滑模变结构控制方法设计了直升机姿态角度的跟踪控制器。最后,针对滑模在改善直升机系统动态运行品质、增强系统抗干扰能力的同时带来了控制器输出的剧烈抖振这一问题,以切换面及其导数的乘积和滑模切换增益的变化量为模糊系统的语言变量,设计了模糊滑模控制器实时调整变结构控制项的切换增益。仿真结果表明,所设计控制器既能够保持常规滑模控制的优点,且在一定程度上削弱了控制器的输出抖振。