發(fā)布時(shí)間：2017-10-11 21:46

  本文關(guān)鍵詞：基于μ方法的多軸飛行器的控制器設(shè)計(jì)

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【摘要】：本論文以多軸無人飛行器為研究對象,以多軸飛行器的飛行控制為重點(diǎn),主要分析了多軸飛行器兩類不確定問題：一是輸入延時(shí)不確定問題,二是高頻未建模動(dòng)態(tài)不確定問題。論文通過采用現(xiàn)代魯棒控制理論中的μ綜合控制方法來解決塊對角結(jié)構(gòu)不確定問題,此外論文前面章節(jié)還對多軸飛行器的硬件也了詳盡的分析、選型和設(shè)計(jì)。這樣在內(nèi)容安排上,不僅使得論文在理論方面有充實(shí)的科學(xué)依據(jù),而且為多軸飛行器物理建模提供有價(jià)值的參考和借鑒。首先,針對課題研究的不確定性問題,引入兩類魯棒控制方法,分別介紹兩種方法的發(fā)展、研究現(xiàn)狀以及應(yīng)用特點(diǎn)。然后重點(diǎn)說明魯棒μ控制理論,介紹獲取標(biāo)稱系統(tǒng)模型,構(gòu)建多軸飛行器的動(dòng)力學(xué)模型方程,并對動(dòng)力學(xué)方程的非線性部分進(jìn)行線性處理；然后對多軸飛行器所涉及到的模型參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)辨識,確保建立盡可能準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)模型。另外的重點(diǎn)是對多軸飛行器產(chǎn)生的不確定性問題進(jìn)行分析和研究,確定不確定模型的上下界限,構(gòu)建參數(shù)化和結(jié)構(gòu)化的不確定模型。其次,選用μ綜合控制方法來解決多軸飛行結(jié)構(gòu)不確定性問題,針對論文研究的未建模動(dòng)態(tài)和輸入延時(shí)這兩類不確定性問題,在對比魯棒中的H∞控制理論在設(shè)計(jì)控制器過程中的保守性之后,文章采用更具有優(yōu)勢的μ綜合控制方法來解決結(jié)構(gòu)不確定性問題的問題。先介紹了μ綜合分析和設(shè)計(jì)的一般框架,μ綜合控制的概念和特性,重點(diǎn)是介紹了μ綜合控制方法在滿足系統(tǒng)魯棒穩(wěn)定性和魯棒性能需要滿足的條件,以及μ綜合控制方法解決結(jié)構(gòu)不確定性問題的一般方法與步驟和D-K迭代方法。最后,根據(jù)前面部分建立的多軸飛行器的標(biāo)稱系統(tǒng)和不確定性系統(tǒng),引入合適的權(quán)重函數(shù),然后采用Matlab魯棒工具箱中的μ綜合控制方法設(shè)計(jì)多軸飛行系統(tǒng)的控制器。通過仿真分析來驗(yàn)證：在解決多軸飛行器結(jié)構(gòu)不確定性問題方面,采用μ綜合控制方法的確能夠很好地解決控制器設(shè)計(jì)過程中產(chǎn)生的保守性問題,并且在系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性和魯棒性能方面都能獲得明顯的效果。
【關(guān)鍵詞】：多軸飛行器 不確定 μ綜合 控制器 D-K迭代
【學(xué)位授予單位】：上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V249.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 課題的研究背景10-11
• 1.2 H_∞控制理論發(fā)展與特點(diǎn)11-12
• 1.3 μ控制方法的發(fā)展與特點(diǎn)12-13
• 1.4 課題主要研究內(nèi)容13-15
• 第2章 多軸飛行器控制技術(shù)原理15-25
• 2.1 多軸飛行器飛行原理介紹15-17
• 2.2 無刷直流電機(jī)控制技術(shù)17-24
• 2.2.1 BLDC電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)問題分析18-22
• 2.2.2 BLDC電機(jī)反電動(dòng)勢過零檢測電路設(shè)計(jì)22-24
• 2.3 本章小節(jié)24-25
• 第3章 魯棒μ綜合理論25-36
• 3.1 標(biāo)準(zhǔn)H_∞控制問題25-26
• 3.2 標(biāo)準(zhǔn)H_∞控制的魯棒化問題26-27
• 3.3 魯棒控制的μ綜合方法27-35
• 3.3.1 μ的性質(zhì)與常用定理29-31
• 3.3.2 μ綜合方法的魯棒穩(wěn)定和魯棒性能證明條件31-33
• 3.3.3 魯棒μ綜合問題一般計(jì)算步驟33-34
• 3.3.4 D-K迭代法的一般方法34-35
• 3.4 本章小節(jié)35-36
• 第4章 多軸飛行器標(biāo)稱系統(tǒng)建模分析36-46
• 4.1 控制系統(tǒng)中數(shù)學(xué)建模的一般步驟與原則36
• 4.2 多軸飛行器地理坐標(biāo)與機(jī)體坐標(biāo)轉(zhuǎn)換36-39
• 4.3 構(gòu)建多軸飛行器標(biāo)稱系統(tǒng)模型39-44
• 4.3.1 多軸飛行器動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)方程39-41
• 4.3.2 多軸飛行器的方程的線性化處理41-42
• 4.3.3 多軸飛行器標(biāo)稱數(shù)學(xué)模型的參數(shù)辨識42-43
• 4.3.4 基于最小二乘法的參數(shù)估計(jì)43-44
• 4.4 本章小節(jié)44-46
• 第五章 多軸飛行器不確定性部分建模分析46-53
• 5.1 加性和乘性不確定性問題46-47
• 5.1.1 加性不確定性問題46-47
• 5.1.2 乘性不確定性問題47
• 5.2 多軸飛行器輸入延時(shí)不確定性建模分析47-50
• 5.2.1 輸入延時(shí)不確定性分析與Pade逼近48-50
• 5.2.2 輸入延時(shí)不確定性的權(quán)重函數(shù)選取50
• 5.3 多軸飛行器高頻未建模動(dòng)態(tài)不確定性建模分析50-52
• 5.3.1 高頻未建模動(dòng)態(tài)建模50-51
• 5.3.2 高頻未建模動(dòng)態(tài)權(quán)重函數(shù)選擇51-52
• 5.4 本章小節(jié)52-53
• 第6章 μ方法設(shè)計(jì)與計(jì)算控制器K53-71
• 6.1 多軸飛行器控制系統(tǒng)模型等效變換53-56
• 6.2 多軸飛行器的各部分傳遞函數(shù)表達(dá)式確定56-60
• 6.2.1 系統(tǒng)的標(biāo)稱傳遞函數(shù)模型確定56-58
• 6.2.2 不確定部分權(quán)重函數(shù)與性能函數(shù)58-60
• 6.3 μ方法中的D-K迭代求解控制器K60-65
• 6.4 系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性和魯棒性能分析65-66
• 6.5 μ方法與H_∞方法設(shè)計(jì)的控制器結(jié)果分析66-70
• 6.6 本章小節(jié)70-71
• 結(jié)論71-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 致謝77-78
• 攻讀學(xué)位期間所展開的科研項(xiàng)目和發(fā)表學(xué)術(shù)論文78

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本文編號：1014944