本文關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)化預(yù)測(cè)控制在三自由度直升機(jī)上的應(yīng)用

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【摘要】：相比于傳統(tǒng)固定翼飛機(jī),直升機(jī)具有垂直起降、空中懸停、靈活飛行的特點(diǎn),因此在軍事和民事應(yīng)用上有著光明的前途�，F(xiàn)階段對(duì)于直升機(jī)飛行本地控制的方法有很多,也已經(jīng)比較成熟,然而結(jié)合現(xiàn)在日新月異的網(wǎng)絡(luò)技術(shù),通過通信網(wǎng)絡(luò)控制直升機(jī)的研究還較少。故本文所要研究的是將網(wǎng)絡(luò)化預(yù)測(cè)控制(NPC)應(yīng)用到直升機(jī)上。針對(duì)短時(shí)延網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)(NCS)中由于網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、數(shù)據(jù)丟包等對(duì)系統(tǒng)性能造成的影響,本文采用了網(wǎng)絡(luò)化預(yù)測(cè)控制方法,對(duì)于控制參數(shù)生成預(yù)測(cè)序列,同時(shí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延作出補(bǔ)償,在理論分析的基礎(chǔ)上將算法應(yīng)用到直升機(jī)系統(tǒng)數(shù)值仿真中,驗(yàn)證了算法的有效性,實(shí)現(xiàn)了對(duì)于直升機(jī)的飛行控制。本文的主要工作和成果如下:(1)介紹了三自由度直升機(jī)相關(guān)控制方法,網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)控制方法相結(jié)合的控制發(fā)展情況以及網(wǎng)絡(luò)化預(yù)測(cè)控制的研究現(xiàn)狀。(2)介紹了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中存在的基本問題,包括單包傳輸和多包傳輸、網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)延、數(shù)據(jù)包丟失、數(shù)據(jù)包時(shí)序錯(cuò)亂和網(wǎng)絡(luò)調(diào)度,分析了其對(duì)于控制系統(tǒng)的影響,使研究更有目的性;此外,對(duì)于預(yù)測(cè)控制的基本原理及三大特征,包括預(yù)測(cè)模型、滾動(dòng)優(yōu)化和反饋校正進(jìn)行說明,為后面的研究分析提供一定的理論基礎(chǔ)。(3)針對(duì)Quanser公司開發(fā)的三自由度直升機(jī)平臺(tái),分析每個(gè)自由度方向上的運(yùn)動(dòng)方程,得到三自由度直升機(jī)系統(tǒng)的狀態(tài)空間表示。之后將其轉(zhuǎn)化為離散時(shí)間下的狀態(tài)空間模型,利用LMI工具箱求解無時(shí)延時(shí)本地LQG控制律K,極點(diǎn)配置法得到觀測(cè)器增益L,設(shè)計(jì)本地控制器。(4)根據(jù)預(yù)測(cè)控制算法的基本思想,結(jié)合理論推導(dǎo),對(duì)具體的預(yù)測(cè)控制生成器、網(wǎng)絡(luò)時(shí)延補(bǔ)償器進(jìn)行了設(shè)計(jì),并針對(duì)只存在前向通道網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的閉環(huán)系統(tǒng)做了穩(wěn)定性分析。之后利用True Time網(wǎng)絡(luò)工具箱,搭建了MATLAB/Simulink環(huán)境下的仿真平臺(tái),在此基礎(chǔ)上利用MATLAB語言結(jié)合TrueTime封裝函數(shù)對(duì)各個(gè)模塊設(shè)計(jì)了功能。(5)基于仿真平臺(tái),選定不同的控制輸入,分析在不同輸入條件下系統(tǒng)的響應(yīng)性能,并與本地控制的仿真結(jié)果進(jìn)行比較,驗(yàn)證算法的可行性。對(duì)于不同丟包率環(huán)境做了數(shù)值仿真,比較了各自系統(tǒng)的性能。(6)最后,對(duì)全文進(jìn)行歸納總結(jié),并對(duì)下一步的研究方向與工作內(nèi)容進(jìn)行展望。
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V275.1;V249.1

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本文編號(hào)：1238305