【摘要】：論文研究對象多螺旋槳組合浮空器具有低速、非線性、強耦合性、時變性等特點,使得其定點控制特性與其他飛行器不同�？紤]建立浮空器的LPV模型,以調(diào)度參數(shù)來體現(xiàn)系統(tǒng)的時變性和非線性,采用魯棒變增益控制法和參數(shù)依賴?yán)钛牌罩Z夫函數(shù)法,來設(shè)計浮空器的定點反饋控制器。此方法設(shè)計思想直觀簡單,同時又能在理論上保證浮空器在整個狀態(tài)空間的漸進(jìn)穩(wěn)定性。論文主要工作內(nèi)容如下:首先,由于浮空器在低速、定點運動狀態(tài)下時變性、非線性強的特點,采用小擾動線性化模型誤差太大,考慮建立浮空器的LPV模型來逼近原非線性系統(tǒng)。搭建了浮空器機體及環(huán)境坐標(biāo)系,然后分析了浮空器的受力情況,得到研究對象的非線性模型;在平衡點處進(jìn)行了小擾動線性化,將非線性模型在平衡點附近解耦分解成了縱向和橫側(cè)向兩個獨立的線性運動方程組;選取前飛速度為調(diào)度參數(shù),通過擬合不同平衡點的小擾動狀態(tài)方程,得到浮空器依賴于調(diào)度參數(shù)的LPV模型。然后,對調(diào)度參數(shù)在浮空器的低速定點工作區(qū)間[2,6]m/s內(nèi)進(jìn)行網(wǎng)格劃分,將所得的值以張量的形式進(jìn)行存儲,并利用MATLAB的TP-Tool工具箱對其進(jìn)行降階處理,得到奇異值較大的點作為系統(tǒng)的頂點模型,同時求解出其相應(yīng)的權(quán)函數(shù),從而將LPV模型轉(zhuǎn)化為多胞形;對系統(tǒng)多胞形的各個頂點進(jìn)行魯棒變增益定點控制律設(shè)計,通過加權(quán)獲得系統(tǒng)整個狀態(tài)空間的定點控制律;在MATLAB中進(jìn)行仿真,并對仿真結(jié)果進(jìn)行了分析。最后,針對平流層浮空器控制能力弱、螺旋槳推力受限的特點,給出了浮空器執(zhí)行機構(gòu)飽和受限的LPV系統(tǒng)控制問題的描述;針對該系統(tǒng),采用參數(shù)依賴的Lyapunov函數(shù)法進(jìn)行了穩(wěn)定了分析,并給出了其穩(wěn)定區(qū)域的最優(yōu)估計方法;結(jié)合吸引域的最優(yōu)估計,給出了設(shè)計系統(tǒng)的抗飽和補償器的數(shù)學(xué)表達(dá)式,并將其轉(zhuǎn)化為LMI的最優(yōu)化解問題;MATLAB仿真結(jié)果證明了抗飽和控制律設(shè)計的有效性。
【圖文】：

圖 1- 1 雷達(dá)-浮空器監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)Fig.1- 1 Aerostat and radar monitoring system2.1 浮空器發(fā)展現(xiàn)狀圖 1-2 所示的為傳統(tǒng)浮空器，紡錘形的主體、尾翼和吊艙是其最明顯的外

圖 1- 2 常規(guī)飛艇內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖Fig.1-2 Structure of the traditional airship考慮到使用場景的變化，各國都在積極設(shè)計具有不同結(jié)構(gòu)的新型浮空器。統(tǒng)浮空器，新型浮空器的改進(jìn)有兩大方面：一是外形改進(jìn)，不同的外形可浮空器的升力系數(shù)、行進(jìn)中所受到的空氣阻力以及側(cè)向風(fēng)敏感系數(shù)。二是
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：V249.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2692157