基于滑模的小型無(wú)人直升機(jī)姿態(tài)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、小型無(wú)人直升機(jī)具有低成本、小尺寸、高機(jī)動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，在世界范圍內(nèi)受到了普遍的重視，在軍事和民用領(lǐng)域均獲得了廣泛的研究與應(yīng)用。一架小型無(wú)人直升機(jī)要在無(wú)人為干預(yù)的條件下完成各項(xiàng)任務(wù)，首先需要一個(gè)性能優(yōu)良的自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)。姿態(tài)控制系統(tǒng)是小型無(wú)人直升機(jī)自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)與關(guān)鍵部分，本文將在建立小型無(wú)人直升機(jī)非線性動(dòng)力學(xué)模型的基礎(chǔ)上，采用滑?？刂婆c自適應(yīng)滑?？刂品椒▽?duì)其展開姿態(tài)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究，目的在于設(shè)計(jì)一個(gè)具有良好魯棒性的姿態(tài)控制器，論

2、文主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　1)首先，以Raptor903D直升機(jī)為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，介紹了整個(gè)無(wú)人直升機(jī)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)。然后基于滾轉(zhuǎn)俯仰姿態(tài)控制研究的目的，建立了簡(jiǎn)化的小型無(wú)人直升機(jī)非線性動(dòng)力學(xué)模型，主要包括機(jī)身剛體動(dòng)力學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)模型、主旋翼動(dòng)力學(xué)模型，為姿態(tài)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。
　　2)在充分分析小型無(wú)人直升機(jī)非線性動(dòng)力學(xué)模型的基礎(chǔ)上，基于姿態(tài)角速率的動(dòng)態(tài)響應(yīng)比姿態(tài)角響應(yīng)快的假設(shè)，采用滑?？刂茷镽aptor903D直升機(jī)

3、系統(tǒng)設(shè)計(jì)了雙環(huán)積分滑模姿態(tài)控制器，并設(shè)計(jì)了一個(gè)擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器估計(jì)系統(tǒng)不確定性與外部干擾。雙環(huán)滑模控制器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于在實(shí)際工程中實(shí)現(xiàn)，但是當(dāng)小型無(wú)人直升機(jī)作大機(jī)動(dòng)飛行時(shí)控制性能可能會(huì)有所下降。因此，進(jìn)一步設(shè)計(jì)了單環(huán)積分滑模姿態(tài)控制器，提高了控制精度。為了驗(yàn)證所設(shè)計(jì)控制器的有效性，進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，并在實(shí)驗(yàn)保護(hù)支架上進(jìn)行了實(shí)物實(shí)驗(yàn)，仿真和實(shí)物實(shí)驗(yàn)均說明了兩種滑模姿態(tài)控制器的有效性。
　　3)由于滑模反演控制器需要已知不確定性的上界，因