T-REX600无人直升机鲁棒控制技术研究
发布时间：2024-03-11 03:39
小型无人直升机可以随时起降,悬停,巡航,超低空低速飞行,可执行高危任务,高强度飞行,且具备体积小,质量轻,低成本等优点,因此它在军事和民用领域都有广泛的应用前景。但小型无人直升机是一种机械结构复杂,各个通道之间存在着强耦合,不稳定,非线性的系统,难以建立高精度的数学模型,使现代控制理论中的许多方法难以应用到飞行控制系统中,因此研究具有不确定性的非精确模型的小型无人直升机鲁棒控制理论具有重要的理论意义和实际应用价值。本文主要采用了理论分析和仿真相结合的方法对小型无人直升机进行建模和控制。主要的研究工作如下:首先,论文简述系统以及无人直升机系统中的不确定性和鲁棒性,鲁棒控制理论的数学应用基础以及线性矩阵不等式工具箱(LMI)的使用。其次,建立T-REX600无人机直升机数学模型。将小型无人直升机的机械结构划分为多个模块,通过机体各部分受力分析,建立了力与力矩的方程组,得到了无人直升机的刚体动力学方程组;最终建立了完整的小型无人直升机的数学模型,并对其进行线性化。最后,设计了基于LMI的H∞控制器和H2控制器以及LQR控制器。主要针对T-REX600无人直升机的在受到有界干扰和白噪声干扰的情...
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1. 绪论
1.1 论文来源与研究背景及意义
1.2 无人直升机国内外的研究现状
1.2.1 无人直升机国内研究现状
1.2.2 无人直升机国外研究现状
1.3 鲁棒控制理论概述
1.4 论文主要工作和内容安排
1.5 本章小结
2. 不确定性鲁棒控制理论及应用基础
2.1 系统的不确定性及鲁棒性
2.1.1 系统的不确定性
2.1.2 无人直升机系统中的不确定性
2.1.3 系统中的鲁棒性
2.2 鲁棒控制理论的应用基础
2.2.1 矩阵基础
2.2.2 MATLAB线性矩阵不等式工具箱
2.3 本章小结
3. T-REX600无人机直升机数学模型的建立
3.1 无人直升机整体结构
3.1.1 无人直升机的组成部件
3.1.2 无人直升机飞行动力学结构
3.2 坐标系的定义及说明
3.2.1 地面坐标系
3.2.2 直升机机体坐标系
3.2.3 地面坐标系与机体坐标系的转换关系
3.3 无人直升机的动力学模型
3.3.1 主旋翼
3.3.2 尾旋翼
3.3.3 垂尾
3.3.4 平尾
3.3.5 机身
3.3.6 重力分量
3.3.7 刚性惯量
3.3.8 无人直升机上合外力与力矩的总结
3.3.9 无人直升机刚体动力学方程
3.3.10 无人直升机姿态角与角速度之间的运动学关系
3.3.11 无人直升机的非线性动力学模型
3.4 无人直升机的非线性模型线性化
3.5 本章小结
4. 带有外部干扰的无人直升机H∞和H2的控制器设计
4.1 H∞控制基本理论
4.1.1 标准H∞控制问题
4.1.2 基于LMI的状态反馈H∞控制方法
4.2 H2控制基本理论
4.2.1 标准H2控制问题
4.2.2 基于LMI的状态反馈H2控制方法
4.3 线性二次型最优控制
4.4 无人直升机LQR控制器设计
4.4.1 仿真实现及结果分析
4.5 无人直升机H∞控制器设计
4.5.1 仿真实现及结果分析
4.6 无人直升机H2控制器设计
4.6.1 仿真实现及结果分析
4.7 本章小结
5. 带有参数不确定性和外部干扰的无人直升机H2/H∞混合控制器设计
5.1 H2/H∞控制基本理论
5.2 无人直升机外部干扰的状态反馈H2/H∞混合控制方法
5.2.1 控制器设计
5.2.2 仿真实现及结果分析
5.3 无人直升机参数不确定性和外部干扰的状态反馈H2/H∞混合控制方法
5.3.1 控制器设计
5.3.2 仿真实现及结果分析
5.4 本章小结
6. 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
本文编号：3925768
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1. 绪论
1.1 论文来源与研究背景及意义
1.2 无人直升机国内外的研究现状
1.2.1 无人直升机国内研究现状
1.2.2 无人直升机国外研究现状
1.3 鲁棒控制理论概述
1.4 论文主要工作和内容安排
1.5 本章小结
2. 不确定性鲁棒控制理论及应用基础
2.1 系统的不确定性及鲁棒性
2.1.1 系统的不确定性
2.1.2 无人直升机系统中的不确定性
2.1.3 系统中的鲁棒性
2.2 鲁棒控制理论的应用基础
2.2.1 矩阵基础
2.2.2 MATLAB线性矩阵不等式工具箱
2.3 本章小结
3. T-REX600无人机直升机数学模型的建立
3.1 无人直升机整体结构
3.1.1 无人直升机的组成部件
3.1.2 无人直升机飞行动力学结构
3.2 坐标系的定义及说明
3.2.1 地面坐标系
3.2.2 直升机机体坐标系
3.2.3 地面坐标系与机体坐标系的转换关系
3.3 无人直升机的动力学模型
3.3.1 主旋翼
3.3.2 尾旋翼
3.3.3 垂尾
3.3.4 平尾
3.3.5 机身
3.3.6 重力分量
3.3.7 刚性惯量
3.3.8 无人直升机上合外力与力矩的总结
3.3.9 无人直升机刚体动力学方程
3.3.10 无人直升机姿态角与角速度之间的运动学关系
3.3.11 无人直升机的非线性动力学模型
3.4 无人直升机的非线性模型线性化
3.5 本章小结
4. 带有外部干扰的无人直升机H∞和H2的控制器设计
4.1 H∞控制基本理论
4.1.1 标准H∞控制问题
4.1.2 基于LMI的状态反馈H∞控制方法
4.2 H2控制基本理论
4.2.1 标准H2控制问题
4.2.2 基于LMI的状态反馈H2控制方法
4.3 线性二次型最优控制
4.4 无人直升机LQR控制器设计
4.4.1 仿真实现及结果分析
4.5 无人直升机H∞控制器设计
4.5.1 仿真实现及结果分析
4.6 无人直升机H2控制器设计
4.6.1 仿真实现及结果分析
4.7 本章小结
5. 带有参数不确定性和外部干扰的无人直升机H2/H∞混合控制器设计
5.1 H2/H∞控制基本理论
5.2 无人直升机外部干扰的状态反馈H2/H∞混合控制方法
5.2.1 控制器设计
5.2.2 仿真实现及结果分析
5.3 无人直升机参数不确定性和外部干扰的状态反馈H2/H∞混合控制方法
5.3.1 控制器设计
5.3.2 仿真实现及结果分析
5.4 本章小结
6. 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
本文编号：3925768
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/hangkongsky/3925768.html