三自由度直升机模型跟踪控制

针对三自由度直升机模型中存在的轴间强耦合和非线性的特性,采用系统分解与输入-状态反馈的线性化方法,对非线性耦合模型进行精确线性化处理,实现了系统解耦与线性化,并简化了控制器设计结构.首先应用拉格朗日方法对系统进行力学仿真分析.通过建立直升机的精确模型,将模型分解为两个子系统,利用状态线性化,得到简单的线性系统.分别采用无静差跟踪方法与伺服控制方法设计子系统控制器,改善了系统性能,实现了对参考输入的无静差跟踪.仿真表明,方法提高了系统稳定性,轨迹跟踪效果好.     

三自由度直升机模型辨识与控制

针对三自由度直升机,通过物理分析得到俯仰、横滚和偏航3个通道的模型结构,根据3个通道的不同特点使用不同的方法分别辨识3个通道的传递函数模型,并利用所辨识的模型对3个通道分别设计控制器。闭环控制实验结果表明基于辨识得到的模型所设计的控制器能够实现满意的控制性能。     

三自由度直升机的嵌入式控制系统

实验室配备的三自由度直升机采用PC机+运动控制卡的控制方案,该方案偏离了真实直升机的飞行控制系统方案。为此,采用ARM+μC/OSII设计了三自由度直升机的嵌入式控制系统。由外接的飞行摇杆给出三自由度直升机平台姿态角的指令信号,通过以EasyARM1138为核心的嵌入式控制系统,采用闭环反馈的数字PID控制,实现了对三自由度直升机俯仰角和横侧角的精确控制,并可模拟真实飞机的"辅助操纵"、"全自动驾驶"、"改平"3种工作模式。     

三自由度直升机的无静差预测控制

直升机飞行系统属于典型的多输入、多输出系统,是一种较为复杂的被控对象。针对Googol三自由度直升机系统,通过分析其动力学特性,发现线性化模型在重力方向上存在误差,该误差会造成预测控制算法的静差;在设计无静差预测控制器的基础上进行闭环控制实验,同时结合实际情况对输入量加入硬约束。结果表明:在该控制器的作用下直升机能够稳态无静差地跟踪参考轨迹;并检验了扰动情况下控制器的控制效果,亦表明控制器具有良好的鲁棒性。     

基于逆系统的三自由度直升机内模控制设计

三自由度直升机模型系统是一个典型的非线性、高阶次、多变量、强耦合的多入多出系统,通过数学推导很难获得其逆模型,利用神经网络对任意连续函数很强的逼近能力与逆系统的思想相结合的方法获取三自由度直升机模型系统的逆模型,同时也将一个多入多出、强耦合的非线性系统转化为几个相对独立的单入单出的线性系统。采用内模控制的方法设计控制器,实现对高度角和横侧角的跟踪控制,MATLAB仿真结果表明该方法具有较好的控制效果,半实物仿真也说明该方法的可行性。     

基于LQR最优调节器的三自由度直升机控制系统

三自由度直升机实验平台包含了一个典型的高阶次、不稳定、多变量、非线性和强藕合控制系统本文研究分析了三自由厦直升机控制系统的数学模型，介绍了线性二次型最优调节器（LQR）的基本原理，并针对直升机控制系统的平衡控制问题，设计了线性二次型最优调节器（LQR），以实现对三自由度直升机的最优控制，MATLAB仿真实验结果表明了该方法有较好的控制效果。     

基于PEM的三自由度直升机模型辨识

针对三自由度(3-DOF)直升机平台的特点,提出了一种基于预测误差法(PEM)的模型频域辨识方法,建立了机理模型,运用扫频技术得到巡航飞行状态直升机3个通道的输入-输出数据;分析了偏相干函数和复合窗函数,通过PEM进行了模型的频域辨识,得到了状态空间方程的待辨识参数和直升机的参数化模型.通过时域飞行和模型预测响应的对比,验证了该模型的准确性和该辨识方法的有效性.     

模糊自整定PID控制在三自由度直升机实验系统中的应用

针对三自由度直升机的飞行高度和飞行速度的跟踪控制,设计了模糊自整定PID控制器.介绍了三自由度实验系统的组成及其数学模型.设计了基于LQR的常规PID控制器和皋于模糊控制理论的模糊自整定PID控制器.应用2种方法对直升机的飞行高度和飞行速度进行实时控制.实验结果表明,模糊自整定PID控制有更快的响应速度,更好的稳定性和鲁棒性.     

三自由度训练型模拟器体感模拟能力分析

以运动平台所能提供的体感模拟能力为参考指标,对提供模拟器动感的三、六自由度平台的典型动感特性进行对比.结果表明,一定运动要求范围内三自由度训练模拟器能够替代六自由度模拟器为驾驶员提供良好的体感,从而降低生产和维护成本.     

三自由度转台的复合控制策略

基于MSP430F149单片机设计一种三自由度转台的位置-速度双环控制器,并通过仿真验证其性能,对控制结果进行了分析。实验证明：系统能平稳、精确地按照任意给定位置信息转动,动态性能良好,可实现较高精度的位置和速度跟踪。     

基于LQR的无人直升机姿态控制器设计

无人直升机控制系统是一个易受环境干扰的、各通道相互耦合的非线性系统.为了实现无人直升机能在不同环境下自主飞行,需要设计抗干扰能力强的控制器;采用系统辨识的方法得到直升机横向通道和纵向通道姿态环路的线性系统模型;根据线性最优二次型理论,对直升机横向通道和纵向通道的姿态环路设计了LQR最优控制器,使用MATIAB仿真选取最优控制器参数后,在ALIGN 700N直升机上进行了实际飞行试验,仿真和飞行试验表明,采用LQR控制技术设计的无人直升机姿态控制器具有较强的鲁棒性和实用性.     

基于ARX模型四旋翼飞行器的LQR控制方法

四旋翼飞行器飞行过程中具有非线性和强耦合性,导致难以建立精确的物理力学模型,针对这个难题,提出了基于多个ARX模型四旋翼飞行器的LQR控制器设计方法;ARX模型全称是带外生变量的自回归模型,LQR控制器一种基于局部线性化模型的无限时域预测控制器;该法首先基于四旋翼飞行器的动力学特性构建四旋翼飞行器多个ARX的模型结构,并利用结构化非线性参数优化方法辨识模型参数,获取满足工程精度需求的四旋翼非线性动态模型;然后,基于该模型给出了具有状态反馈的LQR控制器设计方法,并通过求解工作点的Riccati方程,获得状态反馈矩阵,最后通过仿真和实时控制结果验证了所提方法的有效性和可靠性。     

基于LQR的直升机悬停控制律设计与仿真

建立了某型直升机数学模型,并将该模型分解为纵向模型和横侧向模型两部分,提出了悬停控制律应该达到的稳态指标;以该型直升机为被控对象,采用输出反馈线性二次型调节器(LQR)技术设计了由纵向控制律和横侧向控制律组成的悬停控制律,使得直升机能取得满意的悬停性能指标;以该型直升机模型、执行器模型以及设计的悬停控制器构成全数字闭环仿真系统进行控制律仿真验证;仿真结果表明,文中设计的悬停控制律正确有效,能够较好地实现直升机的悬停功能,另外,由于该悬停控制律是基于输出反馈的,在工程上也比较容易实现。     

基于实时仿真平台直升机系统控制策略研究

直升机飞行控制系统属于典型的多输入-多输出系统,本身具有非线性特性,是控制系统工程中较为复杂的被控对象,设计有效的低成本的直升机的飞行控制系统日益受到重视.本文设计了一种新型的直升机实时仿真系统,利用加拿大Quanser公司开发的三自由度运动仿真平台,基于Matlab的实时工作间进行了飞行控制系统的设计,通过代码自动生成环境产生实时仿真代码,进行仿真实验.本文介绍了系统的组成,建立了系统的数学模型,设计了系统的控制器,并对最优控制策略进行了研究.控制器在传统PID控制方案的基础上采用LQR控制方案.最后经仿真验证可知,LQR控制器可以实现最优控制,该系统控制效果较好.     

多种群遗传算法的倒立摆LQR控制器设计

针对传统遗传算法在设计倒立摆LQR控制器时,算法会因个别超常个体或群体较快趋于单一化而导致不能得到满意控制参数的问题,利用Sheffield遗传工具箱,设计了多种群遗传算法。算法的开始引入了多个种群同时进行优化搜索,不同的种群采用不同的交叉概率和变异概率,种群之间采用移民算子建立联系,各种群产生的最优个体通过精华种群实现留优。在Simulink环境下建立模型并计算性能指标,Simulink环境下的输出值作为多种群遗传算法的目标函数值。仿真结果表明,在存在建模误差的情况下,本算法稳定性好、遗传代数小,有效地避免了早熟,更为适合复杂问题的优化。     

塔吊防摆LQR最优控制器研究

针对塔吊工作系统中出现的摆动现象,设计一种高效而快速的防摆控制器来对摆动进行抑制。系统利用拉格朗日方程建立三维力学数学模型,设计LQR控制器对摆动进行控制,采用Matlab进行仿真,通过改变加权矩阵Q得到LQR最优控制器;分别改变荷载重量和摆线长度,与PID控制进行比较,结果表明LQR最优控制对摆角的抑制更加明显,稳定时间也明显减少,是一种更加优化的控制方法。     

基于LQR的直升机最优控制系统的设计

设计了直升机LQR最优控制系统，并针对LQR控制中加权矩阵和难以确定的问题，进行了试验分析，从实际控制效果出发．找出了系统响应与和之间遵循的规律，为在利用该方法进行其它控制系统设计中和的选取提供了参考。     

具有反馈延迟特性系统的最优控制器设计及其算法实现

针对反馈传感器具有延迟特性的一类系统,提出了三自由度Wiener- Hopf最优控制器设计方法,并给出了状态空间实现算法．最后通过仿真实例证明了该方法的有效性．     

电子横移伺服LQR最优控制器设计

为了提高系统的稳态精度和动态性能,将LQR最优控制算法应用于高速经编机电子横移伺服控制系统.建立了伺服系统状态空间模型,引入了一类具有指数衰减度的二次型函数作为系统性能指标.仿真结果表明,所提出的电子横移伺服LQR最优控制算法易于工程实现,保证了系统的稳定性,具有良好的频响特性,改善了系统的动态特性,实现了无静差高精度控制.