共轴式直升机建模与基于ESO的LTV MPC设计

摘要：

考虑直升机在飞行过程中面临的外界风扰问题,为直升机姿态环设计一种基于扩张状态观测器(ESO)的线性时变模型预测控制器(LTV MPC).对共轴双旋翼直升机进行动力学建模得到6自由度非线性数学模型,并通过实验数据进行模型验证.设计扩张状态观测器以观测系统在角速度通道的实时总扰动力矩,并将观测到的扰动力矩补充到直升机非线性模型的角速度微分方程中,将补充扰动力矩后的非线性模型进行泰勒展开得到直升机的线性时变(LTV)模型,以此线性时变模型作为预测模型,为直升机设计线性时变模型预测控制器.最后通过与多种控制算法进行仿真对比,验证了所设计控制器良好的姿态跟踪性能和强抗扰动性能.

关键词：扩张状态观测器、扰动观测、线性时变模型预测控制、共轴双旋翼直升机建模、姿态控制

所属期刊栏目：39

分类号：V271.4(各类型航空器)

资助基金：中国自然科学基金;中国自然科学基金

在线出版日期：2023-02-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：28-33