【技术实现步骤摘要】
一种基于LPV模型的直升机鲁棒跟踪控制方法
[0001]本专利技术属于飞行器控制
，具体涉及一种基于LPV模型的直升机鲁棒跟踪控制方法。
技术介绍
[0002]直升机是一种主要由机体升力、动力、传动三大系统以及机载飞行设备等组成的飞行器。随着近现代军事国防对飞行器性能要求的不断提高，飞行器除了需要满足日常飞行基本要求外，还必须能够应对各种干扰，适应复杂的环境变化，此时传统的局部线性化方法已不能满足日益复杂多变的要求。这种情况下，线性变参数(LPV)模型以其独特的优势成为近年来一个研究热点问题。
[0003]LPV系统是一类特殊的非线性动态系统，这类系统只有参数是可变的，其控制方法属于变增益控制的一种，其动态特性依赖于实时可测的外部参数，通过将复杂的飞行器对象进行LPV建模，可以达到描述飞行器运动的目的，从而方便运用鲁棒控制等线性控制理论来设计变增益控制器。相比较于传统的线性定常系统(LTI)系统而言，LPV系统有更为便捷、更贴近被控对象非线性特征的优点。
[0004]目前国内外有许多学者将目光放在LPV...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于LPV模型的直升机鲁棒跟踪控制方法，其特征在于，包括：步骤1：选取表征直升机非线性特性的状态变量作为调度参数，对直升机建立纵向LPV数学模型；步骤2：对LPV数学模型进行增广变换，得到仿射参数依赖LPV模型；步骤3：针对步骤2得到的模型，考虑调度参数的变化速率，应用参数依赖李雅普诺夫函数方法得到求解控制律的参数化线性矩阵不等式；步骤4：引入参数松弛变量，将参数化线性矩阵不等式进行解耦处理，得到易于求解的线性矩阵不等式；步骤5：求解步骤4得到的线性矩阵不等式，得到相应平衡点处的LPV控制器。2.根据权利要求1所述的一种基于LPV模型的直升机鲁棒跟踪控制方法，其特征在于，所述步骤1中，建立纵向LPV数学模型的方法如下：步骤1.1：建立直升机纵向运动模态的动力学方程如下：步骤1.1：建立直升机纵向运动模态的动力学方程如下：步骤1.1：建立直升机纵向运动模态的动力学方程如下：式中，m为直升机总质量，u，v，w分别为直升机沿机体轴的线速度，θ为俯仰角，φ为滚转角，p为滚转角速率，q为俯仰角速率，r为偏航角速率，I
x
，I
y
，I
z
为直升机质量对机体坐标系各轴的惯性矩，X，Z为直升机在机体轴下各部件气动力的矢量相加，M为俯仰力矩；步骤1.2：在纵向运动模态下，不考虑滚转角φ，滚转角速度p，偏航角速率r的影响，即这些量均为0，则步骤1.1中的动力学方程化简为如下微分方程：这些量均为0，则步骤1.1中的动力学方程化简为如下微分方程：这些量均为0，则步骤1.1中的动力学方程化简为如下微分方程：这些量均为0，则步骤1.1中的动力学方程化简为如下微分方程：步骤1.3：采用雅克比线性化法获取直升机的LPV模型，即在直升机全飞行包线内选取表征直升机飞行特征的状态变量作为调度参数，将一系列平衡点处的线性化模型进行数值拟合，从而得到直升机的LPV模型，即为纵向LPV数学模型。3.根据权利要求2所述的一种基于LPV模型的直升机鲁棒跟踪控制方法，其特征在于，所述步骤1.3具体包括：将所述直升机动力学方程表述为如下形式：x＝[u,w,q,θ]
T
在其任意一点平衡点处进行一阶泰勒展开，得到：式中，x
trim
，δ
trim
分别表示状态量x和输入量δ在某一平衡点处的值，表示函数f对状态量x的偏导数，表示函数f对输入量δ的偏导数；保留式中的线性部分，得到：令则得到某一平衡点处的线性化模型：通过在飞行包线内选取一系列平衡点，进行泰勒展开，得到一系列能局部逼近非线性动态特性的LTI模型，然后将这些线性化模型进行数值拟合，得到直升机的LPV模型，即为纵向LPV数学模型。4.根据权利要求1所述的一种基于LPV模型的直升机鲁棒跟踪控制方法，其特征在于，所述步骤2的具体过程为：步骤2.1：对于直升机机动飞行的跟踪控制问题，定义参考输入信号r
w
＝[u
r
,θ
r
]
T
，系统的实际输出y＝[u,θ]
T
，通过上述定义之后，直升机机动飞行的跟...
【专利技术属性】
技术研发人员：张绍杰，李硕，
申请(专利权)人：南京航空航天大学秦淮创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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