【摘要】：論文研究對(duì)象多螺旋槳組合浮空器具有低速、非線性、強(qiáng)耦合性、時(shí)變性等特點(diǎn),使得其定點(diǎn)控制特性與其他飛行器不同。考慮建立浮空器的LPV模型,以調(diào)度參數(shù)來(lái)體現(xiàn)系統(tǒng)的時(shí)變性和非線性,采用魯棒變?cè)鲆婵刂品ê蛥?shù)依賴?yán)钛牌罩Z夫函數(shù)法,來(lái)設(shè)計(jì)浮空器的定點(diǎn)反饋控制器。此方法設(shè)計(jì)思想直觀簡(jiǎn)單,同時(shí)又能在理論上保證浮空器在整個(gè)狀態(tài)空間的漸進(jìn)穩(wěn)定性。論文主要工作內(nèi)容如下:首先,由于浮空器在低速、定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下時(shí)變性、非線性強(qiáng)的特點(diǎn),采用小擾動(dòng)線性化模型誤差太大,考慮建立浮空器的LPV模型來(lái)逼近原非線性系統(tǒng)。搭建了浮空器機(jī)體及環(huán)境坐標(biāo)系,然后分析了浮空器的受力情況,得到研究對(duì)象的非線性模型;在平衡點(diǎn)處進(jìn)行了小擾動(dòng)線性化,將非線性模型在平衡點(diǎn)附近解耦分解成了縱向和橫側(cè)向兩個(gè)獨(dú)立的線性運(yùn)動(dòng)方程組;選取前飛速度為調(diào)度參數(shù),通過擬合不同平衡點(diǎn)的小擾動(dòng)狀態(tài)方程,得到浮空器依賴于調(diào)度參數(shù)的LPV模型。然后,對(duì)調(diào)度參數(shù)在浮空器的低速定點(diǎn)工作區(qū)間[2,6]m/s內(nèi)進(jìn)行網(wǎng)格劃分,將所得的值以張量的形式進(jìn)行存儲(chǔ),并利用MATLAB的TP-Tool工具箱對(duì)其進(jìn)行降階處理,得到奇異值較大的點(diǎn)作為系統(tǒng)的頂點(diǎn)模型,同時(shí)求解出其相應(yīng)的權(quán)函數(shù),從而將LPV模型轉(zhuǎn)化為多胞形;對(duì)系統(tǒng)多胞形的各個(gè)頂點(diǎn)進(jìn)行魯棒變?cè)鲆娑c(diǎn)控制律設(shè)計(jì),通過加權(quán)獲得系統(tǒng)整個(gè)狀態(tài)空間的定點(diǎn)控制律;在MATLAB中進(jìn)行仿真,并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了分析。最后,針對(duì)平流層浮空器控制能力弱、螺旋槳推力受限的特點(diǎn),給出了浮空器執(zhí)行機(jī)構(gòu)飽和受限的LPV系統(tǒng)控制問題的描述;針對(duì)該系統(tǒng),采用參數(shù)依賴的Lyapunov函數(shù)法進(jìn)行了穩(wěn)定了分析,并給出了其穩(wěn)定區(qū)域的最優(yōu)估計(jì)方法;結(jié)合吸引域的最優(yōu)估計(jì),給出了設(shè)計(jì)系統(tǒng)的抗飽和補(bǔ)償器的數(shù)學(xué)表達(dá)式,并將其轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)MI的最優(yōu)化解問題;MATLAB仿真結(jié)果證明了抗飽和控制律設(shè)計(jì)的有效性。
【圖文】：

圖 1- 1 雷達(dá)-浮空器監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)Fig.1- 1 Aerostat and radar monitoring system2.1 浮空器發(fā)展現(xiàn)狀圖 1-2 所示的為傳統(tǒng)浮空器，紡錘形的主體、尾翼和吊艙是其最明顯的外

圖 1- 2 常規(guī)飛艇內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖Fig.1-2 Structure of the traditional airship考慮到使用場(chǎng)景的變化，各國(guó)都在積極設(shè)計(jì)具有不同結(jié)構(gòu)的新型浮空器。統(tǒng)浮空器，新型浮空器的改進(jìn)有兩大方面：一是外形改進(jìn)，不同的外形可浮空器的升力系數(shù)、行進(jìn)中所受到的空氣阻力以及側(cè)向風(fēng)敏感系數(shù)。二是
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：V249.1

【參考文獻(xiàn)】

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2 張昊;陳麗;;多螺旋槳組合浮空器LPV魯棒變?cè)鲆鍴_∞控制[J];計(jì)算機(jī)仿真;2014年05期

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本文編號(hào)：2692157