本文關鍵詞：基于滑模變結(jié)構(gòu)三自由度直升飛機控制器設計

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【摘要】：現(xiàn)代化社會的突飛猛進，新的工業(yè)設備不斷的更新?lián)Q代，直升飛機作為現(xiàn)代軍工業(yè)和民用業(yè)基本工業(yè)的設備備受人們的青睞，人們從實際用途出發(fā)對現(xiàn)代直升飛機提出了更高的控制要求，又由于近年來現(xiàn)代控制理論和智能控制的發(fā)展，學者們將現(xiàn)代控制方法應用在直升飛機的控制上來提高控制的性能，本文以固高三自由度直升飛機設備為實驗平臺，結(jié)合滑模變結(jié)構(gòu)理論極點配置及切換控制實現(xiàn)了對飛機規(guī)定路徑的飛行。完成的預期的實驗目標。 3-DOF實驗被控對象具備了控制領域幾類有代表性控制問題：高階、非線性、強耦合。首先對于實驗平臺高階以及強耦合的特點，進行了輸入解耦，將七階實驗設備解耦成一個三階的子系統(tǒng)和一個四階的子系統(tǒng)。因為兩個子系統(tǒng)間沒有耦合，所以分別進行設計，由于實驗目標是實現(xiàn)飛機俯仰軸方向飛行和橫側(cè)軸方向定角度懸停，所以俯仰軸的控制目標是在可控制時間內(nèi)完成位置的轉(zhuǎn)換，并且需要從初始位置到達目標的位置后子系統(tǒng)二能穩(wěn)定在這個位置，由于對時間的控制要求，所以選擇了全局快速終端滑模理論，這套控制算法很好的解決了系統(tǒng)運行時間可控的要求，但是由于滑模變結(jié)構(gòu)控制本身帶來的系統(tǒng)的抖振特點，無法完成對旋轉(zhuǎn)運動的初始化，所以再運用極點配置原理穩(wěn)態(tài)特性好的特點，將二者有效的結(jié)合起來取長補短，實現(xiàn)了啟動運行的快速性、時間的可控性和穩(wěn)態(tài)的平穩(wěn)性的各種控制目標的完美的結(jié)合。 對于子系統(tǒng)一旋轉(zhuǎn)軸和橫側(cè)軸有著較強的耦合不好解耦，這樣對于一個四階系統(tǒng)的穩(wěn)定性也是一個較高的要求，所以采用反演滑模控制算法，這套控制算法的特性在于每一階次的系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，，逐步反推到四階系統(tǒng)穩(wěn)定。反演控制算法個特點正好適合的本文旋轉(zhuǎn)方向的控制要求，同時實驗結(jié)果說明反演控制算法完成的控制目標。
【關鍵詞】：三自由度 滑模變結(jié)構(gòu) 極點配置 切換控制
【學位授予單位】：哈爾濱理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V275.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 課題研究的背景及意義10-11
• 1.2 直升飛機國內(nèi)發(fā)展趨勢11-12
• 1.3 直升飛機常用控制算法研究12-13
• 1.4 滑模變結(jié)構(gòu)算法發(fā)展歷史13-16
• 1.5 本文研究的主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排16-17
• 第2章 三自由直升飛機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析17-24
• 2.1 三自由度直升飛機模型18
• 2.2 三自由度直升飛機系統(tǒng)建模18-22
• 2.2.1 俯仰軸模型建立18-20
• 2.2.2 橫側(cè)軸模型建立20-21
• 2.2.3 旋轉(zhuǎn)軸模型建立21-22
• 2.3 穩(wěn)定性分析22-23
• 2.3.1 系統(tǒng)能控性分析22-23
• 2.3.2 系統(tǒng)能觀性分析23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 第3章 滑模變結(jié)構(gòu)控制理論24-33
• 3.1 變結(jié)構(gòu)控制的定義24-25
• 3.2 滑動模態(tài)的基本概念25-26
• 3.3 滑�？刂频幕拘再|(zhì)及原理26-31
• 3.3.1 滑動模態(tài)的存在條件26-28
• 3.3.2 滑動模態(tài)的穩(wěn)定性28-31
• 3.4 本章小結(jié)31-33
• 第4章 滑模變結(jié)構(gòu)控制器設計33-56
• 4.1 系統(tǒng)分解33-35
• 4.2 全局快速 Terminal 滑模變結(jié)構(gòu)俯仰軸控制器設計35-43
• 4.2.1 Terminal 滑模變結(jié)構(gòu)控制器設計35-37
• 4.2.2 全局快速控制器設計37-38
• 4.2.3 全局快速滑模到達時間及穩(wěn)定性分析38-39
• 4.2.4 穩(wěn)定性分析39
• 4.2.5 位置控制器設計39-40
• 4.2.6 實驗仿真40-43
• 4.3 全局快速 Terminal 滑模控制器改進43-46
• 4.3.1 準滑動模態(tài)滑�？刂�43
• 4.3.2 全局快速 Terminal 滑模控制器改進43-46
• 4.4 極點配置46-49
• 4.5 橫側(cè)軸反演滑�？刂破髟O計49-55
• 4.5.1 反演滑模控制器設計步驟49-52
• 4.5.2 實驗仿真52-53
• 4.5.3 理論分析53-55
• 4.6 本章小結(jié)55-56
• 結(jié)論56-57
• 參考文獻57-61
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文61-62
• 致謝62

【參考文獻】

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本文編號：780054