發(fā)布時(shí)間：2017-07-29 06:14

  本文關(guān)鍵詞：基于補(bǔ)償?shù)娘w行器魯棒解耦控制

  更多相關(guān)文章： 姿態(tài)控制 解耦控制 不確定性 高增益觀測(cè)器

【摘要】：考慮飛行器姿態(tài)控制系統(tǒng)中,控制通道間存在耦合及不確定性的影響,基于補(bǔ)償?shù)乃枷脒M(jìn)行魯棒姿態(tài)控制器設(shè)計(jì)的研究。首先對(duì)姿態(tài)控制模型進(jìn)行化簡(jiǎn)成為標(biāo)稱模型,接下來(lái)對(duì)于標(biāo)稱模型利用Backstepping設(shè)計(jì)方法進(jìn)行解耦控制,設(shè)計(jì)出標(biāo)稱模型部分的控制律,然后設(shè)計(jì)模型的擴(kuò)張高增益觀測(cè)器,利用觀測(cè)器估計(jì)系統(tǒng)的不確定性,并將不確定性補(bǔ)償回原系統(tǒng),同時(shí)利用高增益觀測(cè)器的增益很大時(shí)輸出反饋可以恢復(fù)狀態(tài)反饋的性能的特點(diǎn),用觀測(cè)值代替狀態(tài)量進(jìn)行輸出反饋,從而完成飛行器控制律的設(shè)計(jì),并進(jìn)行仿真驗(yàn)證。本論文的主要內(nèi)容如下:首先,給出常用坐標(biāo)系以及各個(gè)坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系,分析導(dǎo)彈受力和力矩以及動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)方程,推導(dǎo)并建立導(dǎo)彈姿態(tài)控制的三維模型,包括標(biāo)稱模型部分和不確定性部分,為接下來(lái)標(biāo)稱系統(tǒng)控制律的設(shè)計(jì)以及擴(kuò)張觀測(cè)器的設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備。然后,針對(duì)姿態(tài)控制系統(tǒng)這一多變量、強(qiáng)耦合的非線性系統(tǒng),提出基于Backstepping設(shè)計(jì)方法的解耦控制策略,利用Backstepping方法設(shè)計(jì)姿態(tài)控制系統(tǒng)標(biāo)稱模型的控制律,將原來(lái)復(fù)雜的非線性系統(tǒng)分解成幾個(gè)子系統(tǒng),為每一個(gè)子系統(tǒng)設(shè)計(jì)部分李雅普諾夫函數(shù),以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性,推導(dǎo)中間虛擬控制量,最后導(dǎo)出標(biāo)稱模型真正的控制律,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的解耦控制,完成標(biāo)稱模型控制律的設(shè)計(jì)。接下來(lái),姿態(tài)控制模型帶有不確定性,針對(duì)模型的不確定性,結(jié)合高增益觀測(cè)器相關(guān)知識(shí),對(duì)姿態(tài)控制模型設(shè)計(jì)擴(kuò)張高增益觀測(cè)器,將不確定性擴(kuò)張出來(lái)。仿真并比較不同參數(shù)下觀測(cè)器性能上的區(qū)別。分析高增益觀測(cè)器固有的尖峰現(xiàn)象并提出解決的方案。最后,使用擴(kuò)張觀測(cè)器估計(jì)系統(tǒng)的耦合部分和不確定性部分,并將其補(bǔ)償回原系統(tǒng),用輸出反饋控制器替代狀態(tài)反饋控制器,針對(duì)尖峰現(xiàn)象采用飽和控制,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制通道間的解耦控制,使系統(tǒng)具有較高的收斂速度和精度。對(duì)所設(shè)計(jì)的飛行器控制律進(jìn)行仿真驗(yàn)證,并分析和對(duì)比標(biāo)稱閉環(huán)系統(tǒng)和帶有高增益觀測(cè)器的閉環(huán)系統(tǒng)的解耦效果、跟蹤效果等,驗(yàn)證了控制律的控制性能。
【關(guān)鍵詞】：姿態(tài)控制 解耦控制 不確定性 高增益觀測(cè)器
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V249.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 課題背景與研究意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-14
• 1.2.1 Backstepping設(shè)計(jì)方法10-12
• 1.2.2 狀態(tài)觀測(cè)器理論12-13
• 1.2.3 高增益觀測(cè)器13-14
• 1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容14-16
• 第2章 飛行器姿態(tài)控制模型的建立16-23
• 2.1 引言16
• 2.2 常用坐標(biāo)系及其轉(zhuǎn)換關(guān)系16-18
• 2.2.1 常用坐標(biāo)系16
• 2.2.2 各坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系16-18
• 2.3 導(dǎo)彈動(dòng)力學(xué)模型的建立18-22
• 2.3.1 導(dǎo)彈所受的力和力矩18-19
• 2.3.2 導(dǎo)彈的動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)方程19-21
• 2.3.3 導(dǎo)彈姿態(tài)控制模型21-22
• 2.4 本章小結(jié)22-23
• 第3章 基于Backstepping方法的解耦控制策略23-37
• 3.1 引言23
• 3.2 Backstepping方法的基本思想和步驟23-29
• 3.2.1 Backstepping方法概述23-24
• 3.2.2 Backstepping方法的設(shè)計(jì)步驟24-29
• 3.3 標(biāo)稱系統(tǒng)控制律設(shè)計(jì)29-32
• 3.3.1 飛行器姿態(tài)控制的標(biāo)稱模型29-30
• 3.3.2 標(biāo)稱系統(tǒng)控制律設(shè)計(jì)30-32
• 3.4 解耦控制策略的仿真驗(yàn)證32-36
• 3.5 本章小結(jié)36-37
• 第4章 擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器設(shè)計(jì)37-48
• 4.1 引言37
• 4.2 高增益觀測(cè)器設(shè)計(jì)方法37-41
• 4.2.1 高增益觀測(cè)器概述37
• 4.2.2 高增益觀測(cè)器的實(shí)現(xiàn)37-40
• 4.2.3 尖峰現(xiàn)象分析40-41
• 4.3 飛行器姿態(tài)控制系統(tǒng)的擴(kuò)張觀測(cè)器設(shè)計(jì)41-42
• 4.4 高增益觀測(cè)器的仿真分析42-47
• 4.5 本章小結(jié)47-48
• 第5章 解耦控制律的實(shí)現(xiàn)及仿真驗(yàn)證48-59
• 5.1 引言48
• 5.2 解耦控制律的實(shí)現(xiàn)48-52
• 5.2.1 分離原理48-51
• 5.2.2 控制律的實(shí)現(xiàn)51-52
• 5.3 仿真驗(yàn)證52-58
• 5.3.1 跟蹤階躍信號(hào)的仿真及分析52-56
• 5.3.2 跟蹤正弦信號(hào)的仿真及分析56-58
• 5.4 本章小結(jié)58-59
• 結(jié)論59-60
• 參考文獻(xiàn)60-64
• 致謝64

【引證文獻(xiàn)】

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 張德成;馬克茂;;飛行仿真轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)摩擦補(bǔ)償方法研究[A];第二十九屆中國(guó)控制會(huì)議論文集[C];2010年

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本文編號(hào)：587769