近似显式模型预测控制及其在三自由度直升机上的应用

发布时间：2021-03-21 10:50

　　直升机如今在军事、民事或者其他方面都已经有了广泛的应用,而直升机系统和一般的飞行器相比,具有一般飞行器所不具备的特点,如垂直升降、定高悬停、前后侧倾等。因此对直升机及其系统的研究具有十分重要的现实意义。此前研究者们已经在控制领域研究了较多控制方法,本文所涉及的是一种近似显式模型预测控制（Approximate Explicit Model Predictive Control）的控制方法,用以控制直升机系统。近几年模型预测控制逐渐发展成了控制领域的研究热点,在过去,模型预测控制已经大范围地应用在了工业控制领域,但无奈一直受限制而仅适用于系统动态变化相对较慢的场合。因此有了更为进阶的显式模型预测控制,它引入了多参数二次规划,通过离线计算和在线计算以适应采样速率较高、动态变化较快的系统,例如电机、直升机系统。但是离线计算时会有状态分区过多、分区形状不规则和计算耗时过长等问题。本文提出的近似显式模型预测控制方法可以在保证精确性的前提下,降低算法的复杂度,优化了原有的控制方法,同时还将近似显式模型预测控制方法应用于三自由度（Three Degree of Freedom,3-DOF）直升机系统... 

【文章来源】：浙江工业大学浙江省

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

模型预测控制

.1 引言本章将介绍本文的控制对象，即三自由度直升机（3-DOF Helicopter），它是由加Quanser公司开发研制的。本文所做的实验都基于该平台基础之上，它具有多输入多、非线性、强耦合、多变量和高阶次等特性，是一个非常理想的飞行控制实验平台，国内外学者都选择将各种不同的先进的控制算法在该平台上进行验证。.2 3-DOF 直升机系统结构及其原理.2.1 整体结构介绍图2-1所示是3-DOF直升机实验平台整体实物图，可以从图中清楚地看到这整套系各个组成部分，就如图中所标示的，主要的组成部分包括：直升机机身主体部分、功大器、数据采集卡和计算机系统，同时外设方面还加了急停开关和罗技控制手柄[35障了实验的安全性，增加了实验中真实的操控体验。

和各组件协调配合完成。含一个外置的数据采集卡和计算机系统中内置的数据采集卡机运行过程中的实时数据，该设备能够让系统精确地处理大批据采集板卡下的是功率放大器，型号为VoltPAQ-X4，是一款算机中包含的软件系统是Matlab/Simulink和Quanser公司所外部硬件设备提供了相对应的接口，便于将各组件应用于半机体组件介绍示3-DOF直升机机体由以下组件部分构成：前电机、后电机各个轴的角度编码器。从图中我们可以大致地看出3-DOF实验

【参考文献】：
期刊论文
[1]小型无人直升机浸入–不变集自适应控制[J]. 姜鑫燃,鲜斌.  控制理论与应用. 2015(10)
[2]主旋翼升力和机身姿态受限的模型直升机非线性控制（英文）[J]. 诸兵,霍伟.  自动化学报. 2014(11)
[3]三自由度直升机的无静差预测控制[J]. 纪明达,李德伟,席裕庚.  控制工程. 2014(01)
[4]基于扰动KKT条件的原始-对偶内点法和分支定界法的最优潮流研究[J]. 范宏,韦化.  电力自动化设备. 2004(05)

博士论文
[1]模型预测控制理论及应用研究[D]. 徐祖华.浙江大学 2004

硕士论文
[1]基于量子免疫算法的三自由度直升机的研究[D]. 薛敏.河北工业大学 2015
[2]三自由度直升机系统的显式模型预测控制实验研究[D]. 程鑫滟.浙江工业大学 2015
[3]显式模型预测控制的多胞体近似方法及其应用[D]. 马燕芳.浙江工业大学 2014
[4]基于重心坐标的三维网格模型编辑与形状插值[D]. 胡素梅.华南理工大学 2011



本文编号：3092736