【摘要】：小型無人直升機(jī)在軍事和民用領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用前景,國防研究機(jī)構(gòu)以及一些民間企業(yè)都將其作為非常重要的研究課題。本人所在的實(shí)驗(yàn)室長期從事該領(lǐng)域的研究,取得了一些成果。本文在實(shí)驗(yàn)室已有成果的基礎(chǔ)上,進(jìn)行進(jìn)一步探索與研究。本文的重點(diǎn)是使用自抗擾控制的方法設(shè)計(jì)小型無人直升機(jī)垂向通道控制器。主要內(nèi)容是:研究討論了自抗擾控制方式的穩(wěn)定性和參數(shù)對系統(tǒng)的影響,并設(shè)計(jì)出一套簡單的參數(shù)整定方案;在小型無人直升機(jī)的垂向通道非線性模型應(yīng)用自抗擾控制,設(shè)計(jì)出模型信息輔助方式,通過仿真驗(yàn)證其在各種環(huán)境下的性能表現(xiàn);通過實(shí)驗(yàn)方式,將自抗擾控制應(yīng)用到實(shí)際無人直升機(jī)上。本文的創(chuàng)新點(diǎn)在于:1、較為全面地總結(jié)了自抗擾控制參數(shù)變化所造成的各種影響,并提出一套簡單的參數(shù)整定方式。推導(dǎo)了基于垂向通道線性模型的二階自抗擾控制傳遞函數(shù),在傳遞函數(shù)的基礎(chǔ)上,討論參數(shù)變化對系統(tǒng)閉環(huán)特性、擾動抑制能力以及噪聲放大特性的影響;討論采樣率以及峰值問題對參數(shù)的限制問題;在這些討論的基礎(chǔ)上,提出一套工程性的簡單的參數(shù)整定方案。2、將自抗擾控制應(yīng)用在小型無人直升機(jī)垂向通道上,并且針對模型特征提出一種模型信息輔助方式,提高自抗擾控制性能。模型信息輔助方式利用了作用機(jī)理簡單,測量方便的擾動信息,改造了擴(kuò)張狀態(tài)觀測器的形式以及動態(tài)補(bǔ)償方式,更好地利用了自抗擾控制器對未知擾動的補(bǔ)償能力,在保持自抗擾參數(shù)的基礎(chǔ)上,提高了系統(tǒng)性能。3、設(shè)計(jì)了若干方法,解決實(shí)際應(yīng)用遇到的一些問題:用一階最小二乘法粗略估計(jì)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)增益參數(shù)b;設(shè)計(jì)一種控制切換方式,緩解峰值現(xiàn)象;設(shè)計(jì)小系數(shù)積分器與自抗擾控制結(jié)合的方式,解決電池電力下降使得總距輸出能力下降,導(dǎo)致自抗擾控制達(dá)到限幅失去效用的問題。
[Abstract]:Small unmanned helicopter has a wide application prospect in both military and civilian fields, which is regarded as a very important research subject by national defense research institutions and some private enterprises. My laboratory has been engaged in this field for a long time and has made some achievements. In this paper, based on the results of the laboratory, further exploration and research are carried out. The emphasis of this paper is to design the vertical channel controller of small unmanned helicopter by using the method of ADRC. The main contents are as follows: the stability of ADRC and the influence of parameters on the system are discussed, and a set of simple parameter tuning scheme is designed, and the ADRC is applied to the vertical channel nonlinear model of small unmanned helicopter. The model information assistant mode is designed and its performance in various environments is verified by simulation, and the active disturbance rejection control is applied to the actual unmanned helicopter by experiment. The innovation of this paper lies in 1: 1. It summarizes all kinds of effects caused by the variation of ADRC parameters, and puts forward a simple way of parameter tuning. The second order ADRC transfer function based on the vertical channel linear model is derived. Based on the transfer function, the effects of parameter changes on the closed-loop characteristics, disturbance suppression ability and noise amplification characteristics of the system are discussed. On the basis of these discussions, a set of simple parameter tuning scheme. 2, which applies ADRC to the vertical passage of small unmanned helicopter, is discussed. A model information aided method is proposed to improve the performance of ADRC. The model information auxiliary mode makes use of the disturbance information which is simple and easy to measure, and the form of the extended state observer and the dynamic compensation method are modified, which makes better use of the compensation ability of the ADRC to the unknown disturbance. On the basis of maintaining the active disturbance rejection parameters, the performance of the system is improved. A number of methods are designed to solve some problems encountered in practical application: the first-order least square method is used to roughly estimate the steady-state gain parameter b of the system, and a control switching method is designed. In order to solve the problem that the total distance output ability is decreased due to the decrease of battery power, the problem of limiting the amplitude of ADRC is solved by designing the combination of small coefficient integrator and active disturbance rejection control.
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V275.1;V249.1

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本文編號：2128453