基于LMI的三自由度直升機H2-H∞控制器設(shè)計與實驗研究.pdf

1、直升機具有能夠定高懸停、無跑道垂直起降的天賦優(yōu)勢，其在軍事應用和民事應用方面都有著廣泛的用途和前景。因此，研究三自由度直升機飛行系統(tǒng)具有十分重要的實際意義，但由于三自由度直升機系統(tǒng)是一個典型的多輸入多輸出，強耦合、非線性的復雜系統(tǒng)，使得三自由度直升機飛行系統(tǒng)的控制具有一定的難度。
　　針對三自由度直升機的飛行控制問題，本文將H2控制、H∞控制和mixedH2/H∞控制算法應用到三自由度直升機的飛行控制中?，F(xiàn)有研究大多僅采用數(shù)值仿真

2、且不夠系統(tǒng)，本文系統(tǒng)的闡述了上述三種控制器的原理和設(shè)計過程，并且在數(shù)值仿真的基礎(chǔ)上，通過硬件在環(huán)仿真驗證了算法的有效性。
　　本文的主要工作如下：
　　1.介紹了三自由度直升機的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，針對本文所設(shè)計的控制器，介紹了魯棒控制和LMI簡史。
　　2.說明本文所需的LMI基礎(chǔ)知識，包括LMI表述法，LMI求解之內(nèi)點法，進行矩陣變換的Schur補引理及LMI問題求解法與相關(guān)函數(shù)。
　　3.詳細介紹了三自由度直升

3、機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及主要組成部分。在此基礎(chǔ)上，分別分析了三自由度直升機三個軸分別處于理想且穩(wěn)定飛行位置時的動力學方程，簡化后得到直升機系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型。
　　4.三自由度直升機H2、H∞和mixedH2/H∞控制器的設(shè)計。根據(jù)直升機系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型，分別提出了針對三自由度直升機的H2控制器、H∞控制器及mixedH2/H∞控制器。此外，本文詳細介紹了H2控制、H∞控制和mixedH2/H∞控制的原理并給出了各自問題的LMI描述。結(jié)合

4、MATLAB的LMI工具箱求解出了相應的控制器的控制參數(shù)，并成功得通過大量的仿真取得了合適的權(quán)函數(shù)矩陣Q和R，然后通過數(shù)值仿真驗證了所設(shè)計控制器的有效性。
　　5.硬件在環(huán)仿真。通過硬件在環(huán)仿真對各控制器的控制效果進行了進一步驗證，并與PID控制器的控制效果進行對比。實驗根據(jù)不同控制器分別對三自由度直升機進行調(diào)節(jié)實驗和跟蹤實驗。調(diào)節(jié)實驗中加入了兩種干擾信號：其一為ADS(Active Disturbance System)，其二為