基于低阶干扰估计器的欠驱动三自由度直升机鲁棒控制

摘要：

针对模型不确定且外部未知扰动影响显著的欠驱动三自由度(3-DOF)直升机,本文设计、分析并实验验证了一种基于不确定性与干扰估计器(UDE)的主动抗扰控制策略.具体地,针对该直升机平台动力学耦合严重且存在欠驱动特性等问题,基于全驱动系统控制思想,发展了一种基于反馈线性化的升降角和偏航角轨迹跟踪策略,同时实现了内部状态(俯仰角)的镇定;在内外环三通道虚拟控制中,进一步设计了一阶UDE,并联合UDE和标称控制,构建了可有效补偿三通道模型不确定和外部扰动的鲁棒控制方案.该方案较好应对了被控对象的欠驱动特性,控制信号连续且光滑,同时干扰补偿器还具有设计参数少、性能调节简单且清晰等优点.借助于奇异摄动理论,分析了闭环系统跟踪误差的收敛性、输入-状态稳定性、及UDE参数对误差最终界的影响规律,揭示了闭环控制系统潜在的多时间尺度属性.仿真和实验结果验证了干扰补偿的必要性,UDE的有效性和其调参的便捷性.

关键词：三自由度直升机、欠驱动系统、不确定性与干扰估计器、干扰抑制、时间尺度、轨迹跟踪

所属期刊栏目：45

分类号：V249(航空仪表、航空设备、飞行控制与导航)

在线出版日期：2024-02-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共16页

页码：143-158