飛行器在飛行過程中都面臨著復(fù)雜多變的外部空間環(huán)境,同時(shí)自身內(nèi)部的元件也會(huì)因?yàn)槟p等原因發(fā)生故障,這些問題都會(huì)在不同程度上影響飛行控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。因此,基于現(xiàn)有的飛行控制系統(tǒng),結(jié)合容錯(cuò)控制的思想,提出一種新的設(shè)計(jì)控制器的方法來提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性,保證飛行器的安全性。本文將U模型與容錯(cuò)控制相結(jié)合,針對(duì)單輸入單輸出（Single input single output,SISO）系統(tǒng)和多輸入多輸出（Multiple input multiple output,MIMO）系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制器。在設(shè)計(jì)SISO系統(tǒng)的控制器時(shí),將四旋翼飛行控制系統(tǒng)作為被控對(duì)象。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生執(zhí)行器故障時(shí),利用滑�？刂频姆椒ㄌ岣呦到y(tǒng)的魯棒性,滿足被控系統(tǒng)的性能要求,最后通過仿真驗(yàn)證。在設(shè)計(jì)MIMO系統(tǒng)的控制器時(shí),將波音747的縱向飛行控制系統(tǒng)作為被控對(duì)象。當(dāng)系統(tǒng)受到外界干擾時(shí),利用基于U模型的廣義預(yù)測(cè)控制（Generalized Predictive Control,GPC）方法設(shè)計(jì)控制器,提高系統(tǒng)的被動(dòng)容錯(cuò)性能,最后通過仿真驗(yàn)證。利用U模型設(shè)計(jì)控制器的方法可以適應(yīng)更多形式的被控對(duì)象模型,同時(shí)在控制器的設(shè)計(jì)過程中更... 

【文章來源】：中國(guó)民航大學(xué)天津市

【文章頁(yè)數(shù)】：64 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

容錯(cuò)控制分類圖

中國(guó)民航大學(xué)碩士論文14（3）在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，面對(duì)復(fù)雜的非線性對(duì)象，通過采樣、辨識(shí)基本上都可以寫成U模型的標(biāo)準(zhǔn)形式，具有很強(qiáng)的通用性。（4）U模型使被控對(duì)象在設(shè)計(jì)控制器時(shí)可以使用部分線性系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制器的方法，簡(jiǎn)化了控制器的設(shè)計(jì)過程。在設(shè)計(jì)基于U模型的控制器時(shí)，只需要求解一個(gè)非線性系統(tǒng)方程即可求出控制器輸出，計(jì)算過程簡(jiǎn)單，計(jì)算量校2.2U模型的求解U模型是非線性模型，但是可以利用線性系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法來進(jìn)行控制器的設(shè)計(jì)。因?yàn)閁模型包含了線性和非線性的特征，所以可以通過計(jì)算偽輸入U(xiǎn)k，將線性控制方法與非線性系統(tǒng)之間建立連接，實(shí)現(xiàn)利用線性控制方法對(duì)非線性系統(tǒng)控制的目的。下面以SISO系統(tǒng)為例，比較利用一般方法設(shè)計(jì)被控對(duì)象的控制器和基于U模型方法設(shè)計(jì)被控對(duì)象的控制器的區(qū)別。圖2-1中，rt是系統(tǒng)給定的輸入也是系統(tǒng)的跟蹤軌跡，ut是針對(duì)被控對(duì)象設(shè)計(jì)的控制器的輸出，yt是系統(tǒng)的實(shí)際輸出。通過輸出反饋形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，利用反饋校正的方法實(shí)現(xiàn)控制效果。但是這種方法的控制器在設(shè)計(jì)過程中需要針對(duì)每個(gè)具體的被控對(duì)象設(shè)計(jì)控制器，使得設(shè)計(jì)出的控制器各不相同。圖2-1通用方法設(shè)計(jì)控制器流程圖基于U模型的被控對(duì)象在設(shè)計(jì)控制器時(shí)，首先將被控對(duì)象設(shè)為1，然后根據(jù)所需要的性能要求設(shè)計(jì)出控制器。這樣設(shè)計(jì)出的控制器能夠在多個(gè)相類似，性能要求相同的被控對(duì)象之間使用。當(dāng)控制器設(shè)計(jì)完成之后，將被控對(duì)象的逆與設(shè)計(jì)好的控制器相結(jié)合便是該被控系統(tǒng)真正的控制器。圖2-2是基于U模型的設(shè)計(jì)控制器的方法原理圖。其中，Uk是含有被控對(duì)象的真實(shí)輸入uk1的多項(xiàng)式，可以通過求解偽輸入U(xiǎn)k的方法得出真實(shí)輸

中國(guó)民航大學(xué)碩士論文15入uk1。該過程就是對(duì)Uk多項(xiàng)式進(jìn)行求根的過程。求解uk1的方法有很多，在本文中，主要利用的是牛頓-拉夫遜迭代算法[50-51]，如式(2.10)所示：圖2-2基于U模型設(shè)計(jì)控制器原理圖010(1)(1)(1)()(1)(1)[(1)]/()lNjlllNjlukukaukUkukukdaukduk(2.10)其中l(wèi)表示的是迭代次數(shù)。2.3本章小結(jié)本章對(duì)現(xiàn)有的非線性系統(tǒng)模型進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)U模型在表示非線性模型時(shí)更有優(yōu)勢(shì)，因此對(duì)其進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹和分析，結(jié)合具體情況做了闡述，更加簡(jiǎn)潔直觀的明白其存在的優(yōu)越性。最后給出介紹了本文解析偽輸入的牛頓-拉夫遜算法。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3418495