飞机鲁棒控制器设计及稳定裕度研究

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1、摘要飞机鲁棒控制研究对改善飞机性能、提高航运效率具有重要的意义。本论文从实际需要出发，将日。理论应用于飞机这一复杂高阶系统的控制问题，完成了从鲁棒控制器设计到系统稳定裕度检验的全过程。论文的主要工作包括以下几个方面：1．采用Riccati方程方法研究了阵风干扰下飞机着陆的也控制问题，设计了具有鲁棒稳定性的状态反馈控制器，并进行了计算机仿真。2．提出了一种参数选择方法，用于确定高阶Riccati方程的加权矩阵。此方法为高阶Riccati方程求解中加权矩阵选择困难的问题提供了一种可行的解决思路。3．采用线性矩阵不等

2、式(LMI)方法设计了飞机着陆Ⅳ。控制器，给出的参数选择算法降低了高阶LMI参数矩阵选择的难度。4．对Riceati方程方法与LMI方法做了比较研究，从理论和试验两个角度说明了两种方法的内在联系，并得出了两种方法在相同假设条件下具有一定等价性的结论。这～等价性主要表现在：在日。状态反馈控制问题的求解上，二者的效果是相当的。5．研究了多输入多输出系统的稳定裕度检验问题，完成了鲁棒控制器设计及稳定裕度检验的完整过程。6．对某型飞机及其飞控系统的鲁棒稳定裕度进行了检验。关键词：鲁棒控制，H。控制，飞机着陆控制，阵风干

3、扰，Riccati方程，线性矩阵不等式，稳定裕度，不确定性，鲁棒稳定性，加权矩阵，搜索算法AbstractThestudyofrobustflightcontrolisimportanttoboththeefficiencyofairtransportationandtheflightsafety．Inthisthesis，H。controltheoryisappliedtoairplanelandingcontrolunderwinddisturbances．TwoH。approachesareemploye

4、dtodesigntherobustcontroller，i．e．，AlgebraicRiccatiEquation(ARE)approachandLinearMatrixInequality(LMI)approach，andthestabilitymarginsofthesystemisstudiedinthelastsection．Themainrestiltsofthisthesisareasfollows：1．ControllerdesignbYusingAREapproachandcomputersi

5、mulations．2．Weightingmatrices’selectionofhighorderARE．Aparameter-selectingmethodisproposedtodeterminetheweightingmatricesofhighorderRiccatiequation．ByusingthismethodthehighorderRiccatiequationissolvedefficientlyandsatisfyingH。statefeedbackcontrollerwithrobus

6、tstabilityisdeveloped．3．ControllerdesignbyusingLMIapproachandcomputersimulations．Thesimilarparameter-selectingmethodisusedtodeterminetheparametermatricesofhighorderL】Mls．4．Compar&onoftwoapproaches．TherelationshipoftheAREapproachandLMIapproachisdiscussed．Some

7、simulationtestsategiventocomparethesetwoapproachesfromseveralaspects．Theresultsindicatethatthetwoapproachesareequivalentunderthesatneassumptions．5．AnalysisOnstabilitymarginsThestabilitymarginsofcontrollersdesignedinthisthesisateexaminedtoavoidpoormarginsofaH

8、。controller．6．RobuststabilityAnalysis．Gainmarginsofapracticalairplanewithflightcontrollerisanalyzed．RobuststabilityofthesystemisexaminedSOthatmodeluncertaintiescouldbecontained．keywords：RobustCo