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直升机姿态调节的控制器设计及优化

时间:2023-06-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:在式中具有均匀分布质量梁的直升机的动力学方程过于复杂,无法据此设计控制器。通过忽略式中的负载摆动和扭转得出简化模型:假设螺旋桨偏移角度和姿态角都很小,从式得到线性化模型。式中的前两个方程是系统模型。然后通过极点配置计算出规定模型的频率ωp为2.83 rad/s。因此,通过使用极点配置方法的控制增益kxp、kxd、kyp 和kyd 分别估计为33.916、3.053、39.845 和3.586。

直升机姿态调节的控制器设计及优化

在式(8.11)中具有均匀分布质量梁的直升机的动力学方程过于复杂,无法据此设计控制器。因此,提出了一种简化模型,没有吊挂负载,设计模型跟踪控制器(MFC),因为模型跟踪控制器主要是控制直升机的飞行姿态,然后根据悬挂负载的需要改进设计结果。最后,控制器将应用于式(8.11)均匀分布质量梁的直升机动力学方程中,以测试其控制性能。通过忽略式(8.11)中的负载摆动和扭转得出简化模型:

假设螺旋桨偏移角度和姿态角都很小,从式(8.12)得到线性化模型。依据线性化模型设计模型跟踪控制器:

式中,ζp是模型的阻尼比;ωp是模型的频率;cy和cx是沿Nx和Ny方向光滑的飞行员命令;θvm和φvm是沿Nx和Ny方向的模型输出;kxp、kxd、kyp和kyd是控制增益。(www.xing528.com)

式(8.13)中的前两个方程是系统模型。规定的模型需要合理的阻尼比(=0.707)和合理的上升时间(≤2 s),对应的特征值约为-2±2i。然后通过极点配置计算出规定模型的频率ωp为2.83 rad/s。

式(8.13)中的最后两个方程是渐近跟踪控制律。由于考虑了直升机和负载之间的耦合,跟踪控制器的所需极点设计为-18 ± 8.7i。本节中的直升机质量mv,距离a,转动惯量-Ixx、Iyy、Izz 分别为6 000 kg、3.5 m、20 500 kg∙m2、17 450 kg∙m2、19 750 kg∙m2。因此,通过使用极点配置方法的控制增益kxp、kxd、kyp 和kyd 分别估计为33.916、3.053、39.845 和3.586。

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