二自由度飞行姿态模拟器控制系统设计

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1、硕士学位论文二自由度飞行姿态模拟器控制系统设计CONTROLSYSTEMDESIGNFORA2-DOFAIRCRAFTATTITUDESIMULATOR汤文哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TP273学校代码：10213国际图书分类号：681.52密级：公开工程硕士学位论文二自由度飞行姿态模拟器控制系统设计硕士研究生：汤文导师：班晓军申请学位：工程硕士学科：控制科学与工程所在单位：控制理论与制导技术研究中心答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP273U.D.C:681.52Dissertationforth

2、eMasterDegreeinEngineeringCONTROLSYSTEMDESIGNFORA2-DOFAIRCRAFTATTITUDESIMULATORCandidate：TangWenSupervisor：AssociateProf.BanXiaojunAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：ControlScienceandEngineeringAffiliation：CenterforControlTheoryandGuidanceTechnologyDateofDefence：June

3、,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学硕士学位论文摘要二自由度飞行姿态模拟器系统在控制领域中属于复杂的控制系统，除去系统本身机械特性，实际系统运行过程中具有复杂的空气动力学特性，以及受飞行姿态的影响，系统体现了控制科学中常见的多变量，多输入多输出，非线性，系统模型不确定性，耦合，参数时变以及自然不稳定等性质。本文对实验室的飞行姿态模拟实验装置进行了深入研究，针对此对象，利用欧拉-拉格朗日方程建立了系统的非线性动力学模型，并且根据实际装置存在的控制问题，设计了控制器，并

4、进行了仿真验证。首先，分析系统整体结构，包括机械结构，电气系统，以及系统实时控制程序，并能够调试系统，改写系统控制算法程序。根据动力学原理，利用欧拉-拉格朗日方程对实验系统建立了多输入多输出的非线性动力学模型，并通过实际实验，利用辨识算法确定装置中的不确定参数。其次，针对系统非线性模型，基于非线性系统的控制理论，参考伺服系统跟踪问题的设计思想，设计了积分型具有鲁棒性的状态反馈控制器，进行了仿真验证。最后，针对系统具有多个工作点，在系统工作范围内系统模型具有变参数的特性，以及系统存在的不确定性干扰等因素，设计了具有H性能指标的多胞变增益状态反馈控制器，仿真验证了控制

5、器的有效性。关键词：飞行姿态实验系统；非线性；变参数系统；鲁棒变增益-I-哈尔滨工业大学硕士学位论文AbstractThe2-DOFaircraftattitudesimulator,whichbelongstocomplicatedcontrolsystemincontrolfiled.Besidesitsownnonlinearcharacteristics,therearemanyfactorsinvolvedincontrolofthe2-DOFaircraftattitudemodel,suchasintricateaerodynamicscharacte

6、ristics,influenceofflightattitudeandsoon,whichreflectsthecommonlyseenmulti-variables,multi-inputmulti-output,nonlinearity,systemuncertainties,couplings,time-varyingparameters,andnaturalinstabilityproperties,etc.Specifictothesephenomena,adeepanalysisoftheexperimentalsystemwasestablished

7、inthisdissertation:anonlinearmodelforthe2-DOFaircraftattitudesystemwasdevelopedonthebasisofEuler-LagrangeEquation,afterwhich,aneffectivecontrollerwasdesignedinaccordancewiththeexistingproblemsinpracticalsystems.Andsimulationswereconductedtoverifythedesignedcontroller.Firstly,athoroug