海上搜救模拟器的直升机悬停控制

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1、1海上搜救模拟器的直升机悬停鲁棒控制*收稿日期：2007-10-10基金项目:国家973计划子项目(2002CB312103)，国家自然科学基金项目(60504017)作者简介:张显库(1968-)，男，辽宁辽阳人，大连海事大学教授,博士生导师,工学博士,从事船舶运动控制和鲁棒控制研究.电话：0411-84729572，E-mail:Zhangxk@dlmu.edu.cn张显库，尹勇，金一丞(大连海事大学,辽宁大连116026)摘要：为了研制海上搜救模拟器的直升机模拟系统，给出了直升机模拟的系统结构，

2、建立了直升机的悬停数学模型。用镜像映射方法和闭环增益成形算法设计了直升机的悬停鲁棒控制器。用Simulink进行了仿真实验，当直升机处于悬停状态时，系统的输出为输入的18%且抖动频率明显降低，当系统加了0.5s纯滞后模型摄动后，系统的输出为输入的32%且抖动频率明显降低。仿真结果显示系统具有较强的稳定性和鲁棒性。关键词：水路运输；交通控制；海上搜救模拟器；直升机；悬停控制；鲁棒控制；闭环增益成形中图分类号：U666.153；TP273.4Robusthoveringcontrolforhelicopt

3、erinmarinesearchandrescuesimulatorZhangXian-ku,YinYong,JinYi-cheng(LaboratoryofMarineSimulationandControl,DalianMaritimeUniversity,Dalian116026,Liaoning,China)Abstract：Inordertoinvestigatethehelicoptersimulatingsysteminmarinesearchandrescuesimulator,the

4、systemconfigurationofhelicoptersimulatingwasgivenoutandthemathematicalmodelforhelicopterinhoveringstatewasbuilt.Therobusthoveringcontrollerforhelicopterwasdesignedusingmirror-injectionmethodandclosed-loopgainshapingalgorithm.Thesimulatingexperimentwasca

5、rriedoutusingSimulink,theoutputwas18%oftheinputandthevibratingfrequencywasobviouslyreducedwhenthehelicopterwasinhoveringstate.Theoutputwas32%oftheinputandthevibratingfrequencywasobviouslyreducedwhenthesystemwasaddedamodelperturbationof0.5spuretimedelay.

6、Simulationresultsshowthatthesystemhasstrongstabilityandrobustness.4figs,8refs.KeyWords:trafficcontrol;marinesearchandrescuesimulator;helicopter,hoveringcontrol,robustcontrol,closed-loopgainshapingAuthorresume:ZhangXian-ku(1968-),male,PhD,professor,86-41

7、1-84729572,zhangxk@dlmu.edu.cn.0引言水上救助打捞是水运交通特有的行业，是国家履行国际义务、保障社会稳定、促进经济发展、保障海洋运输安全以及维护国家声誉的一项重要社会职责。我国是国际海事组织A类理事国，是《1974年国际水上人命安全公约》和《1979年国际水上搜寻救助公约》的缔约国，“保证对任何水上遇险人员提供搜寻救助服务”、“配备与其任务相适应的搜寻救助设施和设备”、“建立救助协调中心和分中心”是每一个缔约国的国际义务。我国的海上安全问题形势严峻。近年来(2003.6~

8、2006.6)，中国海上搜救中心及全国各级海上搜救中心共组织、协调海上搜救行动4437次，救助44652人，救助船舶2433艘次；而且大型客船、容滚船、液化气船、危险品船和原油船发生事故的概率呈上升趋势，这些船舶发生海难，社会影响极大，甚至造成重大国际影响[1]。6由于海上遇险局面是不可能通过实船进行真实再现的，从而加大了海上搜救训练的难度。众所周知，进行搜救演习可以在某种程度上，提高搜救指挥能力和及时应变能力，但耗费大量的人力、物力和财力，通过在搜救模