基于改进QFT方法的直升机飞行控制与仿真-论文.pdf

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1、第28卷第1期南昌航空大学学报：自然科学版Vo1．28．No．12014年3月JournalofNanchangHangkongUniversity：NaturalSciencesMar．．2Ol4基于改进QFT方法的直升机飞行控制与仿真代冀阳，张海涵，黄芳婷(无损检测技术教育部重点实验室(南昌航空大学)，南昌330063)[摘要]针对直升机飞行包线上由对象数学模型的大范围变化带来的系统不确定问题，采用一种改进的定量反馈理论(Qra")方法进行直升机飞行控制器设计。首先利用H回路成形方法实现系统不同控制通道的解耦，将多输入多输出问题转化为单输入单输出问题，然后针对每个单输入单输出系统采用Qrr

2、方法进行控制器设计，从而简化Qrr的设计过程提高控制效果。将该方法应用于UH一60A直升机的飞行控制，设计了该型直升机在五种飞行状态下的全包线飞行控制器。仿真结果表明：所采用方法具有良好的控制效果，验证了该方法的有效性。[关键词]定量反馈理论；解耦；H回路成形；全包线飞行控制[中图分类号]V411．8[文献标志码]Adoi：10．3969／j．issn．1001-4926．2014．01．002[文章编号]1001—4926(2014)01—0007—07HelicopterFlightControlandSimulationBasedonImprovedQFTMethodDAIJi—yang

3、，ZHANGHai-han，HUANGFang-ting(KeyLaboratoryofNondestructiveTesting(NauchangHangkongUniversity)，MinistryofEducation，Nanchang330063，China)Abstract：TheproblemofsystemuncertaintyinHelicopterflightbagonlinewhichbroughtbyawidelyvarietyinmathematicalmodelhavebeeninvestigatedbyusinganimprovedquantitativefeed

4、backtheory(Qrr)methodtodesignhelicopterflightcontroller．Firstly，weusedtheH∞loopshapingmethodstoachievethedifferentcontrolchannelofdecoupling．themulti—inputmulti—outputproblemcanbechangedintoasingle—inputsingle-outputproblem．Secondly，byusingtheQrrapproach，eachsingle—inputsingle—outputsystemcontroller

5、isdesignedtosimplifythedesignprocessofQrrandimprovethecontroleffect．Finally，themethodisappliedinUH一60Ahelicopterflightcontrol，fullenvelopeflightcontrollersofthehelicopterflyinginthefivestateswerealsodesigned．Simulationresultsshowthatthemethodhasgoodcontroleffectandvalidity．Keywords：quantitativefeedb

6、acktheory；Decoupling；Hloopshaping；Fullenvelopeflightcontrol一般来说具体表现为时变、非线性、高阶、高度耦0引言合、模型不确定等。在设计控制器的时候普遍采用直升机是一个非常复杂的多输入多输出系统，基于线性化的模型，但是线性化模型在各个配平状[收稿日期]2014一ol一11[修回日期]2014—02—20[基金项目]国家自然科学基金(6l164ol5)；航空科学基金(2叭1ZA56021)[作者简介]代冀阳(1966一)，男，南昌航空大学信息工程学院教授，博士。主要研究方向：先进控制理论、直升机飞行控制。·8·南昌航空大学学报：自然科学版第

7、28卷态下的差异非常大，这使得在设计覆盖整个飞行包距6d。线的控制器时难度增大。PeterJG_4采用传统的定2控制系统的设计量反馈理论(Qvr)为UH一60A设计了全包线飞行控制系统。这种方法虽然避免了增益调度并且在2．1QFT设计方法一定的飞行范围内达到了动态响应，但是设计的过定量反馈理论是以色列的Horowitz教授提程非常繁琐不容易实现。2004年GrimbleM．J[提出的一种强鲁棒控制