试析飞机鲁棒控制器设计及稳定裕度研究

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1、分类号∑丝!：!密级西北工业大学V学校代号研究生学号博士学位论文(学位研究生)811"1S01069998709050飞机鲁棒控制器设计及稳定裕度研究作者王瓞指导教师专业技术职务史忠科教授学科(专业)控制理论与控制T程研究方向大系统与复杂系统控制零零四年二月中国西安摘要飞机鲁棒控制研究对改善飞机性能、提高航运效率具有重要的意义。本论文从实际需要出发，将日。理论应用于飞机这一复杂高阶系统的控制问题，完成了从鲁棒控制器设计到系统稳定裕度检验的全过程。论文的主要工作包括以下几个方面：1．采用Riccati方程方法研究了阵风干扰下飞机

2、着陆的也控制问题，设计了具有鲁棒稳定性的状态反馈控制器，并进行了计算机仿真。2．提出了一种参数选择方法，用于确定高阶Riccati方程的加权矩阵。此方法为高阶Riccati方程求解中加权矩阵选择困难的问题提供了一种可行的解决思路。3．采用线性矩阵不等式(LMI)方法设计了飞机着陆Ⅳ。控制器，给出的参数选择算法降低了高阶LMI参数矩阵选择的难度。4．对Riceati方程方法与LMI方法做了比较研究，从理论和试验两个角度说明了两种方法的内在联系，并得出了两种方法在相同假设条件下具有一定等价性的结论。这～等价性主要表现在：在日。状态

3、反馈控制问题的求解上，二者的效果是相当的。5．研究了多输入多输出系统的稳定裕度检验问题，完成了鲁棒控制器设计及稳定裕度检验的完整过程。6．对某型飞机及其飞控系统的鲁棒稳定裕度进行了检验。关键词：鲁棒控制，H。控制，飞机着陆控制，阵风干扰，Riccati方程，线性矩阵不等式，稳定裕度，不确定性，鲁棒稳定性，加权矩阵，搜索算法AbstractThestudyofrobustflightcontrolisimportanttoboththeefficiencyofairtransportationandtheflightsafety

4、．Inthisthesis，H。controltheoryisappliedtoairplanelandingcontrolunderwinddisturbances．TwoH。approachesareemployedtodesigntherobustcontroller，i．e．，AlgebraicRiccatiEquation(ARE)approachandLinearMatrixInequality(LMI)approach，andthestabilitymarginsofthesystemisstudiedinthe

5、lastsection．Themainrestiltsofthisthesisareasfollows：1．ControllerdesignbYusingAREapproachandcomputersimulations．2．Weightingmatrices’selectionofhighorderARE．Aparameter-selectingmethodisproposedtodeterminetheweightingmatricesofhighorderRiccatiequation．Byusingthismethod

6、thehighorderRiccatiequationissolvedefficientlyandsatisfyingH。statefeedbackcontrollerwithrobuststabilityisdeveloped．3．ControllerdesignbyusingLMIapproachandcomputersimulations．Thesimilarparameter-selectingmethodisusedtodeterminetheparametermatricesofhighorderL】Mls．4．C

7、ompar&onoftwoapproaches．TherelationshipoftheAREapproachandLMIapproachisdiscussed．Somesimulationtestsategiventocomparethesetwoapproachesfromseveralaspects．Theresultsindicatethatthetwoapproachesareequivalentunderthesatneassumptions．5．AnalysisOnstabilitymarginsThestabi

8、litymarginsofcontrollersdesignedinthisthesisateexaminedtoavoidpoormarginsofaH。controller．6．RobuststabilityAnalysis．Gainmarginsofapractical