学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

倾转旋翼机模型参考自适应双重控制系统研究

作　者: 詹晓丽
导　师: 罗晶
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 倾转旋翼机 模型参考自适应双重控制 FPGA电机驱动 实时仿真
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 44次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


倾转旋翼机是集传统直升机和固定翼飞机优点于一身的新型飞行器。在垂直起降阶段,它由于受到外界环境条件的影响,常常表现出意想不到的非平衡现象。为了研究倾转旋翼机在垂直起降阶段滚动通道的非线性控制问题,本文在实验室条件下建立了双螺旋桨模拟装置,并采用模型参考自适应双重控制策略对其进行半实物仿真实验。首先,本文对倾转旋翼机的操纵策略进行了简要分析,从中抽象出直升机模式下垂直起降阶段的单通道试验模型——双螺旋桨装置,并给出了该装置滚动通道控制的总体方案。通过对螺旋桨桨叶和滚动通道的动力学特性进行分析,从中提取出了本课题所采用试验装置的数学模型。其次,针对双螺旋桨装置表现出的特性,我们设计了三种控制器,即传统模型参考自适应控制器、谨慎修正的模型参考自适应控制器和模型参考自适应双重控制器。同时,在MATLAB/GUIDE环境下开发了用于双螺旋桨控制系统实验的人机交互界面,在该人机界面下对设计的三种控制器进行了离线仿真分析。仿真结果表明,不论是在系统启动的初始阶段,还是在平稳运行阶段,采用模型参考自适应双重控制方法使得系统的实际输出都能很好地跟踪模型的输出,所设计的系统具有良好的跟踪性和伺服性。为了使螺旋桨按照给定的指令旋转,本课题设计了基于FPGA的无刷直流电机驱动电路板,给出了基于Verilog HDL语言的数字硬件实现原理,并通过仿真验证和下载验证,证明了本设计思路的正确性。最后,在MATLAB/RTW实时仿真平台下,利用S-函数构建了模型参考自适应双重控制算法的Simulink仿真模型,通过PCI-1711数据采集板卡实现了对双螺旋桨机械装置的半实物控制实验。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-14
  1.1 课题来源  8-9
  1.2 倾转旋翼机国内外发展概况  9-11
    1.2.1 国外发展概况  9-10
    1.2.2 国内发展概况  10-11
  1.3 倾转旋翼机飞行控制研究现状  11-13
  1.4 本文主要研究内容  13-14
第2章 系统总体方案与建模  14-26
  2.1 倾转旋翼机操纵策略分析  14-17
    2.1.1 直升机飞行模式  14-15
    2.1.2 定翼机飞行模式  15-16
    2.1.3 过渡段飞行模式  16-17
  2.2 系统总体方案  17-18
  2.3 系统模型的确立  18-25
    2.3.1 螺旋桨动力学特性分析  18-20
    2.3.2 倾转旋翼机滚动通道特性分析  20-23
    2.3.3 实验装置数学模型的建立  23-25
  2.4 本章小结  25-26
第3章 控制器设计及离线仿真  26-41
  3.1 自适应双重控制算法研究  26-33
    3.1.1 传统模型参考自适应控制  26-29
    3.1.2 谨慎修正的模型参考自适应控制  29-30
    3.1.3 模型参考自适应双重控制  30-33
  3.2 人机交互界面设计  33-36
    3.2.1 GUI界面设计工具简介  33-34
    3.2.2 双螺旋桨仿真界面设计  34-36
  3.3 离线仿真结果分析  36-39
    3.3.1 三种控制器仿真比较  36-38
    3.3.2 参数选取对控制性能的影响  38-39
  3.4 本章小结  39-41
第4章 FPGA无刷直流电机驱动器的设计  41-65
  4.1 无刷直流电机工作原理及驱动策略  41-45
    4.1.1 无刷直流电机工作原理  41-43
    4.1.2 无刷直流电机驱动策略  43-45
  4.2 无刷直流电机驱动系统电路设计  45-51
    4.2.1 电源供电模块  45-46
    4.2.2 FPGA配置电路  46-47
    4.2.3 驱动电路  47-49
    4.2.4 转子位置检测电路  49-50
    4.2.5 串口通信电路  50-51
  4.3 无刷直流电机驱动系统数字硬件实现  51-64
    4.3.1 FPGA设计流程  51-52
    4.3.2 系统总体任务和功能划分  52-53
    4.3.3 启/停及正反转控制  53-55
    4.3.4 UART接口模块  55-58
    4.3.5 PWM信号发生模块  58-60
    4.3.6 电机换相及输出控制模块  60-64
  4.4 本章小结  64-65
第5章 搭建RTW实时仿真平台  65-73
  5.1 实时视窗目标简介  65-66
  5.2 实时仿真系统的关键问题  66-69
    5.2.1 系统的实时性  66-68
    5.2.2 硬件设备接口  68-69
  5.3 仿真平台的构建  69-72
    5.3.1 控制器的搭建  69-71
    5.3.2 实时在线仿真  71-72
  5.4 本章小结  72-73
结论  73-74
参考文献  74-77
附录  77-79
致谢  79

相似论文

  1. 基于陀螺和星敏感器的卫星姿态确定研究,V448.2
  2. 导弹虚拟试验可视化技术研究,TP391.9
  3. 四旋翼垂直起降机控制问题的研究,TP273
  4. 自适应双重控制在垂直起降机中的应用研究,TP273
  5. 空分装置预冷系统电气控制技术研究,TQ116.1
  6. 虚拟实践教学环境的设计与实现,TP391.6
  7. 无人机实时仿真软件开发技术研究,TP391.9
  8. 混合电动汽车电控系统研究,U469.72
  9. 分布式作战仿真系统实时互联关键技术研究,E919
  10. 变速恒频风电机组建模与实时仿真研究,TM614
  11. 通用继电保护实验平台的研究,TM774
  12. 集中供热系统热力工况动态特性仿真及控制优化研究,TU995
  13. 电控悬架混合仿真试验台的设计研究,U467.5
  14. 倾转旋翼机姿态控制问题研究,V249.1
  15. 六自由度振动试验台伺服控制系统设计,TP273
  16. 实时数据的存储与快速检索技术的研究,TP311.13
  17. 基于一维流动的不可压流体网络实时模型及算法研究,O351.3
  18. 虚拟DCS中数据通信和数据库应用技术的开发,TM769
  19. 飞行管理系统实时仿真研究,TP391.9
  20. 基于RTDS的微机保护实时仿真系统研究,TM774
  21. 大飞机轨迹优化与四维导航算法研究,V249.3

中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
© 2012 www.xueweilunwen.com