基于模糊PID的直升機(jī)模型姿態(tài)控制.pdf

1、直升機(jī)具有復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)特性和多變的飛行狀態(tài)，其動(dòng)力學(xué)特性隨著飛行高度和飛行狀態(tài)而發(fā)生相應(yīng)的變化，且具有非線(xiàn)性、多變量耦合等特點(diǎn)，通常難以用精確的數(shù)學(xué)模型來(lái)描述。 本文針對(duì)直升機(jī)的復(fù)雜性特點(diǎn)，采用分段模糊PID控制三自由度的直升機(jī)模型的姿態(tài)，即在不同誤差范圍里分別采用模糊控制和PID控制。該方法結(jié)合了PID控制和模糊控制算法的優(yōu)點(diǎn)。 首先，介紹了直升機(jī)飛行控制的發(fā)展概況，因?yàn)槠溥\(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性，所以不可能獲得既簡(jiǎn)潔又準(zhǔn)確的直升

2、機(jī)模型。本論文采用三自由度直升機(jī)模型，用以研究直升機(jī)的姿態(tài)控制。首先講述了三自由度直升機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成，試驗(yàn)系統(tǒng)的控制平臺(tái)，并給出試驗(yàn)系統(tǒng)所采用的GT400-SV-PCI控制卡的性能參數(shù)。通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制卡，可以方便的控制螺旋槳的速度，從而達(dá)到控制直升機(jī)模型的姿態(tài)角的目的。 其次，針對(duì)直升機(jī)系統(tǒng)俯仰軸、橫側(cè)軸、旋轉(zhuǎn)軸的動(dòng)力學(xué)特性，分別進(jìn)行了數(shù)學(xué)模型的建立，為PID控制器設(shè)計(jì)提供了設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，為控制器的進(jìn)一步改進(jìn)提供了理論支持。

3、 再次，因?yàn)槟：刂朴徐o差存在，所以分別對(duì)生成模糊控制的查表法、公式法、Mamdani在線(xiàn)規(guī)則推理法模糊靜差產(chǎn)生的原因進(jìn)行了闡述，并從理論和工程實(shí)踐上給出了幾種改善模糊控制器性能的方法。從模糊控制器的工作原理、傳遞特性和結(jié)構(gòu)分析三個(gè)角度出發(fā)，分析了模糊控制和PID控制的內(nèi)在聯(lián)系，為本文引入模糊PID控制提供了理論依據(jù)。 然后，在建模的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了PID姿態(tài)控制器，并將模糊PID控制技術(shù)引入直升機(jī)模型控制系統(tǒng)，針對(duì)直升機(jī)模型俯

4、仰軸的特點(diǎn)，分別設(shè)計(jì)了PID控制器、模糊控制器和模糊PID控制器。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)分析可以看出：PID控制器穩(wěn)態(tài)性能良好，而響應(yīng)速度較慢；模糊控制器的動(dòng)態(tài)性能比PID控制器有較大改善，但是穩(wěn)態(tài)性能較差，而且無(wú)法消除系統(tǒng)靜差；而模糊PID控制方法既具有PID控制器良好的穩(wěn)態(tài)性，又具有模糊控制器很好的動(dòng)態(tài)性，達(dá)到了快速和穩(wěn)定的控制效果。因此，模糊PID控制這一方法實(shí)現(xiàn)了直升機(jī)姿態(tài)角控制的過(guò)程自動(dòng)化和智能化。 最后，結(jié)論與展望部分總結(jié)了前面所