三自由度直升機的無靜差預測控制

2014年11月26日14:13:10 本網站我要評論(2)字號：T | T | T

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摘　　　要：直升機飛行系統屬于典型的多輸入、多輸出系統，是一種較為復雜的被控對象。針對Ｇｏｏｇｏｌ三自由度直升機系統，通過分析其動力學特性，發現線性化模型在重力方向上存在誤差，該誤差會造成預測控制算法的靜差；在設計無靜差預測控制器的基礎上進行閉環控制實驗，同時結合實際情況對輸入量加入硬約束。結果表明：在該控制器的作用下直升機能夠

穩態無靜差地跟蹤參考軌跡；并檢驗了擾動情況下控制器的控制效果，亦表明控制器具有良好的魯棒性。

關　鍵　詞：三自由度直升機；無靜差；預測控制

１　引　言

三自由度直升機實驗裝置自從２１世紀初推出以來，作為一種新穎的控制對象，由于其典型的高階次、多變量、非線性和強耦合特性，使其成為控制系統中較為復雜的被控對象。

本文介紹的三自由度直升機系統是深圳Ｇｏｏｇｏｌ公司研發的用于教學和科研的直升機半實物仿真平臺，可驗證控制策略的有效性。文獻［１３］的研究均沒有考慮被控系統存在的輸入約束問題。而預測控制算法可以有效地處理系統輸入輸出約束，并取得較好的控制效果。但對于該直升機對象而言，由于測量誤差、外界干擾及線性化等因素，導致其存在建模誤差，易造成預測控制算法的穩態靜差。因此，本文借鑒無靜差預測控制方法［４］針對三自由度直升飛機系統設計了一種無靜差預測控制器。通過仿真，該無靜差預測控制器可以有效地處理系統約束，并消除系統靜差，改善控制性能。

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