小型無人直升機可以隨時起降,懸停,巡航,超低空低速飛行,可執(zhí)行高危任務(wù),高強度飛行,且具備體積小,質(zhì)量輕,低成本等優(yōu)點,因此它在軍事和民用領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景。但小型無人直升機是一種機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜,各個通道之間存在著強耦合,不穩(wěn)定,非線性的系統(tǒng),難以建立高精度的數(shù)學(xué)模型,使現(xiàn)代控制理論中的許多方法難以應(yīng)用到飛行控制系統(tǒng)中,因此研究具有不確定性的非精確模型的小型無人直升機魯棒控制理論具有重要的理論意義和實際應(yīng)用價值。本文主要采用了理論分析和仿真相結(jié)合的方法對小型無人直升機進(jìn)行建模和控制。主要的研究工作如下:首先,論文簡述系統(tǒng)以及無人直升機系統(tǒng)中的不確定性和魯棒性,魯棒控制理論的數(shù)學(xué)應(yīng)用基礎(chǔ)以及線性矩陣不等式工具箱(LMI)的使用。其次,建立T-REX600無人機直升機數(shù)學(xué)模型。將小型無人直升機的機械結(jié)構(gòu)劃分為多個模塊,通過機體各部分受力分析,建立了力與力矩的方程組,得到了無人直升機的剛體動力學(xué)方程組;最終建立了完整的小型無人直升機的數(shù)學(xué)模型,并對其進(jìn)行線性化。最后,設(shè)計了基于LMI的H∞控制器和H2控制器以及LQR控制器。主要針對T-REX600無人直升機的在受到有界干擾和白噪聲干擾的情...

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1. 緒論
    1.1 論文來源與研究背景及意義
    1.2 無人直升機國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 無人直升機國內(nèi)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 無人直升機國外研究現(xiàn)狀
    1.3 魯棒控制理論概述
    1.4 論文主要工作和內(nèi)容安排
    1.5 本章小結(jié)
2. 不確定性魯棒控制理論及應(yīng)用基礎(chǔ)
    2.1 系統(tǒng)的不確定性及魯棒性
        2.1.1 系統(tǒng)的不確定性
        2.1.2 無人直升機系統(tǒng)中的不確定性
        2.1.3 系統(tǒng)中的魯棒性
    2.2 魯棒控制理論的應(yīng)用基礎(chǔ)
        2.2.1 矩陣基礎(chǔ)
        2.2.2 MATLAB線性矩陣不等式工具箱
    2.3 本章小結(jié)
3. T-REX600無人機直升機數(shù)學(xué)模型的建立
    3.1 無人直升機整體結(jié)構(gòu)
        3.1.1 無人直升機的組成部件
        3.1.2 無人直升機飛行動力學(xué)結(jié)構(gòu)
    3.2 坐標(biāo)系的定義及說明
        3.2.1 地面坐標(biāo)系
        3.2.2 直升機機體坐標(biāo)系
        3.2.3 地面坐標(biāo)系與機體坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系
    3.3 無人直升機的動力學(xué)模型
        3.3.1 主旋翼
        3.3.2 尾旋翼
        3.3.3 垂尾
        3.3.4 平尾
        3.3.5 機身
        3.3.6 重力分量
        3.3.7 剛性慣量
        3.3.8 無人直升機上合外力與力矩的總結(jié)
        3.3.9 無人直升機剛體動力學(xué)方程
        3.3.10 無人直升機姿態(tài)角與角速度之間的運動學(xué)關(guān)系
        3.3.11 無人直升機的非線性動力學(xué)模型
    3.4 無人直升機的非線性模型線性化
    3.5 本章小結(jié)
4. 帶有外部干擾的無人直升機H_∞和H₂的控制器設(shè)計
    4.1 H_∞控制基本理論
        4.1.1 標(biāo)準(zhǔn)H_∞控制問題
        4.1.2 基于LMI的狀態(tài)反饋H_∞控制方法
    4.2 H₂控制基本理論
        4.2.1 標(biāo)準(zhǔn)H₂控制問題
        4.2.2 基于LMI的狀態(tài)反饋H₂控制方法
    4.3 線性二次型最優(yōu)控制
    4.4 無人直升機LQR控制器設(shè)計
        4.4.1 仿真實現(xiàn)及結(jié)果分析
    4.5 無人直升機H_∞控制器設(shè)計
        4.5.1 仿真實現(xiàn)及結(jié)果分析
    4.6 無人直升機H₂控制器設(shè)計
        4.6.1 仿真實現(xiàn)及結(jié)果分析
    4.7 本章小結(jié)
5. 帶有參數(shù)不確定性和外部干擾的無人直升機H₂/H_∞混合控制器設(shè)計
    5.1 H₂/H_∞控制基本理論
    5.2 無人直升機外部干擾的狀態(tài)反饋H₂/H_∞混合控制方法
        5.2.1 控制器設(shè)計
        5.2.2 仿真實現(xiàn)及結(jié)果分析
    5.3 無人直升機參數(shù)不確定性和外部干擾的狀態(tài)反饋H₂/H_∞混合控制方法
        5.3.1 控制器設(shè)計
        5.3.2 仿真實現(xiàn)及結(jié)果分析
    5.4 本章小結(jié)
6. 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝



本文編號：3925768