發(fā)布時(shí)間：2017-09-27 00:20

  本文關(guān)鍵詞：基于改進(jìn)粒子群算法的直升機(jī)魯棒H_∞控制器設(shè)計(jì)

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【摘要】：對(duì)直升機(jī)的研究是比較熱門的問題,為確保其飛行安全、提高飛行品質(zhì)和作戰(zhàn)效能,必須采取行之有效的控制方法。考慮直升機(jī)是一復(fù)雜動(dòng)力學(xué)系統(tǒng),且必須嚴(yán)格滿足品質(zhì)規(guī)范ADS-33在時(shí)頻域的多方面性能要求,文中采用魯棒控制理論與粒子群優(yōu)化算法相結(jié)合開展直升機(jī)飛行控制器的設(shè)計(jì)。鑒于粒子群優(yōu)化算法易進(jìn)入局部極小值等不足,提出一種自適應(yīng)優(yōu)化學(xué)習(xí)因子的改進(jìn)措施,具體研究內(nèi)容如下:1.直升機(jī)線性化模型的建立。通過對(duì)直升機(jī)的結(jié)構(gòu)組成分析直升機(jī)的坐標(biāo)系以及力和力矩的作用,運(yùn)用牛頓定律建立直升機(jī)非線性化運(yùn)動(dòng)方程組,然后采用微擾動(dòng)法對(duì)該非線性運(yùn)動(dòng)方程進(jìn)行線性化處理,得到直升機(jī)六自由度機(jī)體線性化數(shù)學(xué)模型,為魯棒H_∞控制器的設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。2.提出改進(jìn)粒子群優(yōu)化算法�？紤]基本粒子群優(yōu)化算法易陷入局部極小值且收斂性能差等不足,研究基本粒子群優(yōu)化算法中各參數(shù)的選取方法,引入線性遞減函數(shù)的思想,提出一種自適應(yīng)調(diào)整學(xué)習(xí)因子的改進(jìn)型粒子群優(yōu)化算法。通過6種經(jīng)典基準(zhǔn)測(cè)試函數(shù)對(duì)其驗(yàn)證,結(jié)果表明該方法具備良好的收斂速度與搜索精度,并將該改進(jìn)型粒子群優(yōu)化算法應(yīng)用于某不穩(wěn)定系統(tǒng)PID控制器設(shè)計(jì)中,取得良好的控制效果。3.采用改進(jìn)粒子群優(yōu)化算法開展直升機(jī)魯棒H_∞控制器設(shè)計(jì)�；贚MI的魯棒H_∞控制器設(shè)計(jì)關(guān)鍵問題為加權(quán)函數(shù)陣選取,為提高選取加權(quán)函數(shù)陣的效率,采用改進(jìn)粒子群優(yōu)化算法對(duì)其尋優(yōu)求解,進(jìn)而設(shè)計(jì)出滿足性能要求的魯棒H_∞控制器,同時(shí)依據(jù)直升機(jī)8階線性化數(shù)學(xué)模型采用該改進(jìn)粒子群算法設(shè)計(jì)出16階魯棒H_∞控制器,仿真結(jié)果表明,該直升機(jī)魯棒H_∞控制器的具有很好的動(dòng)態(tài)特性與解耦性。4.采用改進(jìn)粒子群優(yōu)化算法開展直升機(jī)魯棒H_∞降階控制器設(shè)計(jì)。基于LMI的魯棒H_∞降階控制器設(shè)計(jì)關(guān)鍵問題為秩約束非凸優(yōu)化問題,研究此類非凸優(yōu)化問題,采用改進(jìn)粒子群優(yōu)化算法尋優(yōu)求解,設(shè)計(jì)出滿足條件的12階魯棒H_∞降階控制器。仿真結(jié)果與16階魯棒H_∞控制器相比較,得出該12階降階控制器具備相同的控制效果。
【關(guān)鍵詞】：直升機(jī) 粒子群優(yōu)化算法 魯棒H_∞控制器 魯棒H_∞降階控制器
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP18;TP13
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-13
• 1.1 研究背景及意義8-9
• 1.2 直升機(jī)飛行控制研究現(xiàn)狀9-10
• 1.3 粒子群算法的應(yīng)用及其研究現(xiàn)狀10-11
• 1.4 論文的主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排11-13
• 第2章 直升機(jī)線性化模型13-21
• 2.1 引言13
• 2.2 直升機(jī)機(jī)體坐標(biāo)系13-14
• 2.3 直升機(jī)非線性數(shù)學(xué)模型14-17
• 2.3.1 作用在直升機(jī)上的力和力矩14-15
• 2.3.2 直升機(jī)機(jī)體的運(yùn)動(dòng)方程15-17
• 2.4 直升機(jī)線性化模型17-20
• 2.5 本章小結(jié)20-21
• 第3章 粒子群優(yōu)化算法21-32
• 3.1 引言21
• 3.2 基本粒子群算法21-23
• 3.2.1 基本原理及步驟21-22
• 3.2.2 基本粒子群優(yōu)化算法分析22-23
• 3.3 改進(jìn)粒子群優(yōu)化算法23-25
• 3.3.1 改進(jìn)思路23-24
• 3.3.2 改進(jìn)粒子群優(yōu)化算法的步驟24-25
• 3.4 算例及分析25-28
• 3.5 改進(jìn)粒子群算法在PID控制器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用28-30
• 3.6 本章小結(jié)30-32
• 第4章 直升機(jī)魯棒H_∞控制器設(shè)計(jì)32-42
• 4.1 引言32
• 4.2 魯棒H_∞控制設(shè)計(jì)問題32-34
• 4.2.1 基于LMI的H_∞控制32-34
• 4.2.2 加權(quán)陣優(yōu)化問題34
• 4.3 基于改進(jìn)粒子群算法的魯棒H_∞控制器設(shè)計(jì)34-36
• 4.4 基于改進(jìn)粒子群算法的直升機(jī)魯棒H_∞控制器設(shè)計(jì)36-39
• 4.5 直升機(jī)飛行控制系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)分析39-41
• 4.6 本章小結(jié)41-42
• 第5章 直升機(jī)魯棒H_∞降階控制器設(shè)計(jì)42-49
• 5.1 引言42
• 5.2 基于LMI的降階H_∞控制器設(shè)計(jì)問題42-43
• 5.3 基于改進(jìn)粒子群算法的H_∞降階控制器設(shè)計(jì)43-46
• 5.3.1 矩陣更新操作實(shí)現(xiàn)算法43-44
• 5.3.2 采用改進(jìn)粒子群算法求解矩陣最小秩優(yōu)化問題44-46
• 5.4 基于改進(jìn)粒子群算法的直升機(jī)H_∞降階控制器設(shè)計(jì)46-48
• 5.5 本章小結(jié)48-49
• 第6章 總結(jié)與展望49-51
• 6.1 總結(jié)49
• 6.2 展望49-51
• 參考文獻(xiàn)51-54
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文和參加科研情況54-55
• 致謝55-56
• 附錄56-64
• 附錄A：直升機(jī)模型數(shù)據(jù)56-58
• 附錄B：直升機(jī)魯棒H_∞控制器58-62
• 附錄C：直升機(jī)魯棒H_∞降階控制器62-64

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