收藏本站
《南京航空航天大学》 2006年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于H_∞回路成形的无人直升机非脆弱鲁棒飞行控制研究

曾丽兰  
【摘要】: 无人直升机因其独特的飞行特点而具有日益重要的军事和民用价值。本文研究无人直升机鲁棒飞行控制器的设计问题。无人直升机是典型的多输入多输出系统,具有不稳定、强耦合、不确定、全飞行包线内飞行特性差异大以及飞行控制器可能存在脆弱性的特点。本文针对以上特点对无人直升机的鲁棒飞行控制进行了深入的研究。 首先,在对无人直升机的关键飞行控制问题,以及被控对象和控制器同时存在互质因子不确定性的系统非脆弱鲁棒稳定性进行分析的基础上,提出了非脆弱鲁棒解耦的概念,得到了闭环控制系统能够非脆弱鲁棒稳定且具有非脆弱鲁棒解耦性能的充分条件,并给出了非脆弱鲁棒解耦控制器的优化设计方法。进一步,研究了当被控对象和控制器同时存在正规化互质因子不确定性时,利用H_∞回路成形控制方法设计最优非脆弱鲁棒解耦控制器的设计方法。 其次,针对H_∞回路成形控制方法的设计关键—权重函数的选取问题,在对回路成形要求进行深入分析的基础上,提出一种基于工程设计,辅以混沌优化、具有非脆弱约束的权重函数选取方法,可以减少调整权重函数的次数,缩短控制器的设计周期,并且最终控制器不但可以同时满足频域和时域的控制要求,而且具有较强的鲁棒性和一定的非脆弱性。 然后,以ADS33-E中LEVEL1控制品质为设计目标,设计了基于H_∞回路成形的某型号无人直升机悬停状态的标准鲁棒ACAH控制器和非脆弱鲁棒ACAH控制器,并对两者的控制性能进行比较。仿真对比结果表明非脆弱鲁棒控制器不仅能够满足控制器的设计要求,而且比标准鲁棒控制器更具有非脆弱鲁棒稳定性和非脆弱鲁棒解耦性能。进一步,对非脆弱鲁棒ACAH控制器的控制性能进行了半实物仿真验证。 接着,给出了无人直升机全飞行包线非脆弱鲁棒控制器的设计策略。结合全飞行包线控制器的双回路控制结构,提出了一种“特性区间划分”的飞行包线划分方法,这种方法不仅考虑了物理对象的实际特性,而且能够同时保证控制器的鲁棒性和控制性能。另外,还提出了一种“奇异值度量法”的标称设计模型选取方法,可以方便地选取出子飞行区域内控制器的标称设计模型。 最后,设计了基于H_∞回路成形的某型号无人直升机全飞行包线ACAH非脆弱鲁棒控制器,并给出了其速度回路和位置回路的控制器设计方法。对某型号无人直升机全飞行包线控制器进行了全数字和半实物仿真实验,实验结果表明控制器具有良好的跟踪/解耦性能、较强的抗干扰能力以及较好的非脆弱性。
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:V249.1

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 王勇;郭润夏;谈斌;;基于LMI的无人直升机姿态解耦鲁棒控制器设计[J];自动化技术与应用;2013年07期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 常胜;半挂汽车列车动态特性分析与鲁棒控制[D];吉林大学;2011年
2 彭涛;半挂汽车列车非线性稳定性控制研究[D];吉林大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 韩丽敏;倾转旋翼机过渡段纵向控制技术研究[D];南京航空航天大学;2011年
2 姚宇峰;纵列式直升机模型跟随飞行控制研究[D];南昌航空大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄一敏,孙传伟,高正;直升机飞行控制系统的快速原型设计[J];飞行力学;2002年01期
2 孙小松;耿云海;杨涤;;中继卫星H_∞姿态稳定控制研究[J];航空学报;2006年03期
3 谭文,刘吉臻;典型工业过程的H_∞控制[J];控制理论与应用;1999年05期
4 王武,杨富文;不确定时滞系统的时滞依赖鲁棒非脆弱H_∞控制[J];控制理论与应用;2003年03期
5 韩璞,周世梁,刘玉燕,王东风;基于H_∞环路成形和自适应神经模糊推理系统的模糊控制器设计[J];控制理论与应用;2004年05期
6 徐建明,俞立,杨马英;二阶加纯滞后过程的非脆弱PID稳定化控制器设计[J];控制与决策;2003年01期
7 林瑞全,杨富文;基于H_∞控制理论的非脆弱控制的研究[J];控制与决策;2004年05期
8 胡志坤,桂卫华,彭小奇;混沌梯度组合优化算法[J];控制与决策;2004年12期
9 张卫东,孙优贤;频域控制理论的发展及其取得的成就[J];控制与决策;1996年02期
10 张高民,贾英民;基于互质因子摄动的反馈系统的鲁棒稳定性[J];自动化学报;2002年06期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 李中健;大包线飞行控制系统鲁棒设计研究[D];西北工业大学;2000年
2 徐巍华;有限字长数字控制器设计与实现若干问题的研究[D];浙江大学;2003年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄轶;李波;张大庆;何希勤;;一类模糊不确定时滞系统的非脆弱控制[J];辽宁科技大学学报;2008年02期
2 高璇;周徐昌;潘逊;;基于BTT的反鱼雷鱼雷控制技术[J];兵工自动化;2010年10期
3 李冀鑫;;飞机俯仰姿态的μ鲁棒控制[J];兵工自动化;2011年03期
4 李春涛;胡盛华;;基于动态逆的无人机飞行控制律设计[J];兵工自动化;2012年05期
5 张民;陈欣;陆宇平;;空空导弹驾驶仪鲁棒性分析[J];兵工学报;2010年07期
6 刘丽华;离散线性系统的鲁棒容错控制[J];北京机械工业学院学报;2003年04期
7 曾建平,程鹏,张力军;状态反馈H_∞控制问题可解条件的简化[J];北京航空航天大学学报;2002年01期
8 王会,李绍燕,陈宗基;基于μ综合方法的运输机纵向自动着陆控制律[J];北京航空航天大学学报;2003年12期
9 曹栋;曹义华;;垂直下降状态下的旋翼三维流场数值模拟[J];北京航空航天大学学报;2012年05期
10 杨超,宋寿峰;对直升机动力学的现状与发展的分析[J];北京航空航天大学学报;1995年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 肖伸平;吴敏;张先明;;不确定时滞系统的时滞相关非脆弱H_∞控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 黄琳;段志生;杨莹;;现代飞行器控制的几个科学问题[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 王小青;黄一敏;孙传伟;;一种改进的显模型跟踪回路成形控制方法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 陈万义;;关于线性系统复频域理论的若干注记[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
5 袁松贵;吴敏;何勇;付成宏;;基于二维模型的非脆弱离散重复控制[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
6 李杰;黎莉;翟小花;钱正在;;基于定量反馈理论的非线性动态逆飞行控制系统设计[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
7 ;Non-fragile Decentralized Guaranteed Cost Control for Uncertain Singular Large-scale Systems[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
8 吕明云;刘鹏;蒙志君;;适于飞行控制设计的直升机频域辨识[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
9 许志才;王志燊;王永骥;;基于线性扩张状态观测器的非线性系统最优控制[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
10 ;Non-fragile Robust Decentralized Controller design for Uncertain Singular Large-scale Systems[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张宏瀚;高性能U型减摇水舱系统设计与控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 杨丹;压电复合结构主动吸声理论与方法研究[D];华中科技大学;2010年
3 赵进慧;膜计算仿生优化算法及应用研究[D];浙江大学;2010年
4 周兰;基于连续—离散二维模型的周期系数线性系统鲁棒重复控制设计[D];中南大学;2011年
5 陈雯柏;无线传感器网络中MIMO通信与移动机器人控制的算法研究[D];北京邮电大学;2011年
6 周洪波;小型无人直升机的建模与控制器设计[D];华南理工大学;2011年
7 李亚军;不确定It(?)随机系统的鲁棒稳定性、镇定及其应用[D];华南理工大学;2011年
8 李奇;质子交换膜燃料电池系统建模及其控制方法研究[D];西南交通大学;2011年
9 王宏强;旋翼/涵道风扇式无人直升机飞行控制若干问题研究[D];南京航空航天大学;2009年
10 李海军;再入机动弹头的建模与控制[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 许文靓;基于LMI的PLC功能块图和顺序功能图的相互转换技术[D];大连理工大学;2010年
2 任倩倩;无人直升机建模与控制方法研究[D];大连理工大学;2010年
3 狄艳坤;神经网络技术在倒立摆系统中的应用研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
4 刘志超;基于LQR和H∞的三自由度直升机多模型控制器设计[D];华东理工大学;2011年
5 郑燕;基于SVM/H_∞公交车辆到站时间预测研究[D];山东大学;2010年
6 朱俊威;网络控制系统的非脆弱H_∞控制器设计与仿真[D];沈阳大学;2011年
7 刘兰区;非线性网络控制系统的稳定性分析与设计[D];西安电子科技大学;2011年
8 王茂林;改进遗传算法及其在PID控制器参数优化中的应用[D];吉林大学;2011年
9 于倩;电力系统非线性控制器设计与仿真[D];大连海事大学;2011年
10 陈雯雯;几类时滞神经网络系统的稳定性分析[D];杭州电子科技大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王德军,李元春;线性系统的鲁棒特征结构配置[J];吉林大学学报(信息科学版);2004年05期
2 田国富,张国忠,孙书会,黄晓云;人工神经网络辅助汽车变速箱设计[J];东北大学学报;2002年09期
3 梁青;康卫昌;许剑明;王永;;H_∞回路成形直升机双回路控制系统设计[J];电光与控制;2009年08期
4 樊方星;杨军;;参数空间法在倾转旋翼机飞行控制系统设计中的应用[J];弹箭与制导学报;2006年S6期
5 凡永华;杨军;赖水清;徐敏;;倾转旋翼机过渡段最优飞行控制系统设计[J];飞行力学;2007年01期
6 孙杰;杨军;;倾转旋翼机过渡段控制器的μ综合设计方法[J];飞行力学;2008年03期
7 许洪国;刘宏飞;于增亮;;汽车列车横向稳定性研究[J];公路交通科技;2006年02期
8 吴文海,沈春林,刘国刚,耿昌茂,王玉荣;飞行控制系统设计的特征结构配置法[J];哈尔滨工业大学学报;2002年05期
9 杨一栋;熊鑫;王新华;李林华;;基于显模型跟踪的直升机自动飞行模态设计[J];海军航空工程学院学报;2004年01期
10 胡国才;;新型倾转旋翼机气动弹性稳定性分析模型[J];海军航空工程学院学报;2006年06期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 常胜;半挂汽车列车动态特性分析与鲁棒控制[D];吉林大学;2011年
2 王进华;混合H_2/H_∞鲁棒控制理论及应用研究[D];西北工业大学;2000年
3 孙传伟;直升机飞行动力学模型与飞行品质评估[D];南京航空航天大学;2002年
4 张锐;武装直升机大机动、高敏捷性神经网络鲁棒自适应飞行控制研究[D];南京航空航天大学;2002年
5 胡春华;纵列式无人直升机建模及非线性控制[D];清华大学;2004年
6 刘宏飞;半挂汽车列车横摆动力学仿真及控制策略研究[D];吉林大学;2005年
7 杨秀建;极限工况下汽车转向失稳的非线性动力学特性与主动控制研究[D];山东大学;2009年
8 朱天军;基于改进TTR重型车辆侧翻预警及多目标稳定性控制算法研究[D];吉林大学;2010年
9 张建国;基于闭环控制的半挂汽车列车行驶稳定性研究[D];吉林大学;2010年
10 刘丽;车辆三自由度平面运动稳定性的非线性分析及控制策略评价[D];吉林大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈林;商用车操纵稳定性状态估计方法研究[D];吉林大学;2011年
2 程尚;倾转旋翼飞行器建模及仿真研究[D];南京航空航天大学;2010年
3 冯斌;武装直升机飞行控制系统神经网络自适应控制研究[D];南京航空航天大学;2003年
4 程百杰;直九直升机纵向控制律设计与研究[D];西北工业大学;2002年
5 傅彩芬;非线性系统的非线性度分析及增益调度控制[D];华北电力大学(北京);2005年
6 朱源;倾转旋翼飞机过渡模式动力学建模与控制研究[D];南京航空航天大学;2005年
7 李卫江;基于回路成形的鲁棒控制研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
8 孙慧静;非线性动力系统分岔、混沌理论及其应用[D];北京交通大学;2006年
9 常胜;四轮转向汽车列车横向稳定性研究[D];吉林大学;2007年
10 荣枭录;直升机飞行品质设计方法研究[D];南京航空航天大学;2007年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 李静红;王强;;基于鲁棒积分转向控制法的半挂汽车列车操纵稳定性研究[J];公路与汽运;2013年01期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 彭涛;半挂汽车列车非线性稳定性控制研究[D];吉林大学;2012年
2 马彬;车路协同动力学差异特性及轮胎印迹机理研究[D];吉林大学;2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 韩书昌;半挂汽车列车操纵稳定性和制动性的TruckSm仿真[D];吉林大学;2012年
2 刘林秀;微型倾转旋翼机飞控系统软件设计[D];南京航空航天大学;2012年
3 王旭敏;半挂牵引车牵引座强度设计及整车稳定性分析[D];吉林大学;2013年
4 胡雪峰;半挂汽车制动和操稳集成控制研究[D];辽宁工业大学;2014年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 何雨奋,熊璋,刘旭东;基于图形界面的 D-K 迭代算法[J];北京航空航天大学学报;1998年06期
2 张力军,程鹏;飞控系统的μ分析与μ综合的变尺度优化方法[J];北京航空航天大学学报;1999年02期
3 宋君烈,肖军,徐心和;倒立摆系统的Lagrange方程建模与模糊控制[J];东北大学学报;2002年04期
4 谢文翘,臧红艳,木壮志;线性不确定系统的鲁棒稳定控制器[J];电机与控制学报;1998年04期
5 甘永梅,周凤岐;运载火箭姿态控制系统的鲁棒H_∞控制与设计[J];弹箭与制导学报;1999年02期
6 郑紫微,王兴成,贾欣乐;一种GA和H~∞混合优化控制器的设计方法[J];大连海事大学学报;1999年02期
7 王志峰,姜广伦,安锦文;直升机飞行/推进系统综合模型的建立[J];飞行力学;1999年04期
8 李兵,蒋慰孙;混沌优化方法及其应用[J];控制理论与应用;1997年04期
9 王广雄,王晓峰,毛刚;鲁棒设计中的状态空间模型[J];控制理论与应用;1999年02期
10 谭文,刘吉臻;典型工业过程的H_∞控制[J];控制理论与应用;1999年05期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 徐春春,吴文海,耿昌茂;非线性自适应控制理论在无人直升机飞行控制系统设计中的应用[J];飞机设计;2002年02期
2 ;智能直升机自学飞行[J];发明与创新(综合版);2008年10期
3 贾;;卡曼公司获K-MAX无人直升机验证合同[J];直升机技术;2009年03期
4 温杰;;萨伯SKELDAR无人直升机[J];兵器知识;2008年02期
5 ;读来读往[J];航空制造技术;2011年11期
6 温杰;姜雪红;;萨伯公司发展Skeldar系列无人直升机[J];飞航导弹;2008年01期
7 ;香港科大与哈工大攻克小型无人直升机技术[J];国防制造技术;2009年04期
8 陈铭;;北航之星——FH—1小型无人直升机[J];国际航空;2010年01期
9 曲卡尔;美国陆军改进无人直升机的电子侦察能力[J];航空电子技术;2004年02期
10 王皓;;美国MQ—8B多用途无人直升机[J];国际航空;2007年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 易超;吴建德;王晓东;;基于自适应神经网络的无人直升机横航向控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
2 黄丹;蒋奇云;裴婧;;基于小型无人直升机的超低空航空质子磁力仪[A];中国地球物理学会第二十七届年会论文集[C];2011年
3 周洪波;裴海龙;贺跃帮;;基于模型预测和反步法的小型无人直升机分层控制[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
4 辛哲奎;方勇纯;张葛;申辉;;小型无人直升机云台跟踪控制系统实验平台设计[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
5 刘富春;裴海龙;刘馨;曹鸿霞;;小型无人直升机的建模及鲁棒H_∞控制[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
6 王道波;;无人直升机自主飞行控制[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年
7 徐玉;李平;;微小型无人直升机航电系统设计与实现[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
8 霍伟;王强;;小型无人直升机路径跟踪控制器设计[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
9 成刚;钟丽萍;宁飞;袁屹杰;张卫国;孙勇;;奥地利S-100无人直升机及其光电任务载荷[A];第九届全国光电技术学术交流会论文集(上册)[C];2010年
10 陆国雷;张晓林;李宏伟;聂振钢;;具有目标识别和定位能力的小型无人驾驶直升机的设计与实现[A];2005年中国智能自动化会议论文集[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 魏东 通讯员 张劲;无人直升机智能巡检输电线路[N];科技日报;2010年
2 刘胜利 宋书杰;俄罗斯新型无人直升机“群英会”[N];解放军报;2011年
3 鄂电;湖北省输变电公司 无人直升机巡线成功[N];华中电力报;2011年
4 徐立强 张云;呼伦贝尔海拉尔无人直升机投入使用[N];人民公安报;2011年
5 吴霖平;江苏送变电无人直升机放绳试验成功[N];中国电力报;2009年
6 王永刚;首例无人直升机放线在湖北成功完成[N];国家电网报;2009年
7 计秀敏;卡-37无人直升机[N];中国航空报;2003年
8 肖阳 范俊;龙舞九天任翱翔[N];中国国防报;2008年
9 记者 张膺浩;沈阳造无人直升机巡检输电线路[N];沈阳日报;2011年
10 计秀敏;卡-137多用途无人直升机[N];中国航空报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 周洪波;小型无人直升机的建模与控制器设计[D];华南理工大学;2011年
2 王小青;无人直升机建模与控制技术研究[D];南京航空航天大学;2009年
3 杜建福;基于预测控制的小型无人直升机自主飞行研究[D];上海交通大学;2008年
4 宋宝泉;小型无人直升机非线性建模与控制算法研究[D];国防科学技术大学;2010年
5 贺跃帮;小型无人直升机鲁棒非线性控制研究[D];华南理工大学;2013年
6 王宏强;旋翼/涵道风扇式无人直升机飞行控制若干问题研究[D];南京航空航天大学;2009年
7 王冠林;基于模态分割方法的小型无人直升机动力学频域辨识建模[D];清华大学;2012年
8 孙秀云;小型无人直升机自主飞行控制算法研究[D];南开大学;2013年
9 郭润夏;基于非线性模型的无人直升机自动飞行控制方法研究[D];天津大学;2012年
10 徐伟杰;基于视觉的微小型无人直升机位姿估计与目标跟踪研究[D];浙江大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈惠智;小型无人直升机建模及控制系统设计[D];南京理工大学;2012年
2 马研清;小型无人直升机建模及控制问题研究[D];黑龙江大学;2013年
3 任倩倩;无人直升机建模与控制方法研究[D];大连理工大学;2010年
4 杨青运;基于视觉的无人直升机飞行控制技术研究[D];南京航空航天大学;2011年
5 张元;新型无人直升机全向导航控制技术研究[D];南京航空航天大学;2011年
6 王昌刚;小型无人直升机航向稳定控制系统的设计与实现[D];南京航空航天大学;2011年
7 罗景文;用于航拍的小型无人直升机增稳实验系统设计及控制算法研究[D];昆明理工大学;2009年
8 方秀娥;一种小型无人直升机机载视频系统研究[D];上海交通大学;2011年
9 王辉;小型无人直升机地面监控系统的设计与开发[D];上海交通大学;2012年
10 郎哲彦;基于模态切换的无人直升机双回路鲁棒控制器的研究[D];天津大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026