三自由度直升机的无静差预测控制

2014年11月26日14:13:10 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

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摘　　　要：直升机飞行系统属于典型的多输入、多输出系统，是一种较为复杂的被控对象。针对Ｇｏｏｇｏｌ三自由度直升机系统，通过分析其动力学特性，发现线性化模型在重力方向上存在误差，该误差会造成预测控制算法的静差；在设计无静差预测控制器的基础上进行闭环控制实验，同时结合实际情况对输入量加入硬约束。结果表明：在该控制器的作用下直升机能够

稳态无静差地跟踪参考轨迹；并检验了扰动情况下控制器的控制效果，亦表明控制器具有良好的鲁棒性。

关　键　词：三自由度直升机；无静差；预测控制

１　引　言

三自由度直升机实验装置自从２１世纪初推出以来，作为一种新颖的控制对象，由于其典型的高阶次、多变量、非线性和强耦合特性，使其成为控制系统中较为复杂的被控对象。

本文介绍的三自由度直升机系统是深圳Ｇｏｏｇｏｌ公司研发的用于教学和科研的直升机半实物仿真平台，可验证控制策略的有效性。文献［１３］的研究均没有考虑被控系统存在的输入约束问题。而预测控制算法可以有效地处理系统输入输出约束，并取得较好的控制效果。但对于该直升机对象而言，由于测量误差、外界干扰及线性化等因素，导致其存在建模误差，易造成预测控制算法的稳态静差。因此，本文借鉴无静差预测控制方法［４］针对三自由度直升飞机系统设计了一种无静差预测控制器。通过仿真，该无静差预测控制器可以有效地处理系统约束，并消除系统静差，改善控制性能。

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