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无人机直接侧力控制律的研究

潘常春  
【摘要】: 直接侧力控制是随着主动控制的提出而出现的,采用直接侧力控制,可在不改变飞机姿态的条件下,直接通过控制面造成侧力来操纵飞机机动,从而达到精确控制飞行轨迹和增强机动能力的目的。 本文通过对无人机直接侧力的三种模态的研究,针对某型无人机的动态特性,设计控制算法。 一、鲁棒特征结构配置算法。特征结构配置对于MIMO系统的解耦控制是一种很有效的方法,本文提出的算法是:设计一个性能指标函数,综合考虑特征向量的接近程度,未被配置的特征值的稳定性及系统的非结构型扰动。在使该性能指标达到最小的情况下得到最优输出反馈控制律。 二、设计了一种H_∞和逆系统集成控制方法。采用了一种新的控制结构,利用逆系统的精确解耦和H_∞控制的较强鲁棒性,对系统的输出解耦控制和系统的鲁棒性进行分别设计。解决了传统的控制结构框架下对系统控制精度和鲁棒性不能兼容的内在矛盾。 三、研究了对于非线性系统的可变增益的实现。通过把非线性系统简化为了线性变参数系统(LPV),再有通过线性分式变换(LFT)将LPV系统转化为一个线性定常系统和不确定性组成的LFT互联形式,使之转换成为一个经典鲁棒控制问题,然后通过求解一组线性矩阵不等式(LMIs)得到变增益H_∞控制器。并且对某型无人机设计了直接侧力控制律,仿真表明基于LFT的变增益H_∞控制器比传统的变增益控制器更有效。


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