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倾转旋翼机垂直起降滚动通道控制问题研究

作　者: 林浩
导　师: 陈平
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 自适应控制倾转旋翼机数学建模 Matlab仿真
分类号: V275.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

倾转旋翼机是一种新型的飞行器,这种飞行器可以垂直起降、在空中具有极强的机动能力,因此是航空界研究的热点。为了在实验室条件下研究这种飞行器的飞行控制问题,本文建立了双螺旋桨垂直起降机模拟装置,采用自适应双重控制研究倾转旋翼机的滚动通道控制问题,以解决这种飞行器在飞行过程中的非线性控制问题。本文分析了倾转旋翼机的操作原理,主要研究了主飞行控制系统,包括滚转控制,俯仰控制,偏航控制和推力控制。建立了倾转旋翼机的螺旋桨动力学模型,分析研究了倾转旋翼机滚动通道模型。为在实验室条件下研究倾转旋翼机的滚动通道控制问题,建立了倾转旋翼机的模拟装置——双螺旋桨垂直起降机装置。研究了自适应控制及其发展。传统的自适应控制器一般是基于确定性等价原则,也就是不考虑参数估计的不确定性。谨慎控制器考虑了参数估计的精度,但是谨慎控制器通常会存在“关断”现象,而且自适应较慢,进而提出自适应双重控制。给出了自适应控制算法用到的参数估计算法,并推导了基于确定性等价原则的标准自适应极点配置控制器和直接自适应双重极点配置控制器。针对一个非最小相位系统,进行了仿真实验,两种控制器的仿真结果说明双重控制器具有改进的控制性能。为对控制对象进行实时实验,设计了硬件电路,主要包括:功率放大电路、滤波电路、硬件接口电路和信号处理电路。进行标定试验,分别标定控制对象模型的未知参数,包括电机常数、转动惯量J以及整个系统的增益K。最终确定了整个系统的传递函数,为下一步对控制对象进行仿真实验奠定了基础。针对控制对象的数学模型,设计自适应双重控制器,并根据控制对象期望的闭环性能配置闭环系统的零极点,给出控制器参数的初始值,在Matlab环境下进行了仿真,给出仿真结果。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-15
  1.1 课题来源及意义  8-10
  1.2 飞行控制的发展概况  10-14
  1.3 主要研究内容  14-15
第2章倾转旋翼机系统分析  15-24
  2.1 倾转旋翼机的操作原理  15-18
  2.2 螺旋桨动力学建模  18-19
  2.3 倾转旋翼机滚动通道建模  19-22
  2.4 实验对象的建立  22-23
  2.5 本章小结  23-24
第3章自适应双重控制  24-39
  3.1 自适应控制概述  24-27
  3.2 参数估计算法  27-29
  3.3 直接自适应极点配置控制器  29-35
    3.3.1 标准直接自适应极点配置控制器  30-33
    3.3.2 直接自适应双重极点配置控制器  33-35
  3.4 仿真结果  35-38
  3.5 本章小结  38-39
第4章控制对象建模  39-49
  4.1 控制系统的硬件设计  39-43
    4.1.1 功放和滤波电路设计  40-42
    4.1.2 接口电路与信号处理电路的设计  42-43
  4.2 系统数学模型的参数标定  43-48
  4.3 本章小结  48-49
第5章控制器仿真  49-57
  5.1 控制器的设计  49-53
  5.2 实时仿真  53-56
  5.3 本章小结  56-57
结论  57-58
参考文献  58-62
致谢  62

倾转旋翼机垂直起降滚动通道控制问题研究

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