无人直升机悬停低速段的不确定性仿真验证

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1、总第18l期2014年第4期直升机技术HEUCOP7rERTECHNIQUETotalNo．181No．42014文章编号：1673．1220(2014)04蜘9旬5无人直升机悬停低速段的不确定性仿真验证王奕1，曾国贵2，廖智麟2，祖家奎1(1．南京航空航天大学自动化学院，江苏南京210016；2．中国直升机设计研究所，江西景德镇333001)摘要在无人直升机控制律的设计过程中，需要对无人直升机进行建模，并对飞行中产生的一些不确定性因素进行仿真验证。目前，很多不确定性因素的描述是在非线性的环境中加入一些简单的扰动，然而能够确切地描述无人直升机动态特性的非线性模型在MATLA

2、B中很难搭建。为此，文章从工程研究的角度，提出了在无人直升机线性模型组的基础上进行不确定性仿真验证的方法，从物理特性的角度描述无人直升机在悬停低速飞行时的对象特性不确定性，选择不确定或扰动因子；在MATLAB中建立了仿真模型，进行了无人直升机悬停低速段不确定性的验证。此方法简单、快速，并且能正确地反应无人直升机悬停低速段的不确定性，具有一定的工程意义。关键词无人直升机；悬停低速；不确定性；仿真验证中图分类号：V212．12文献标识码：AUncertaintiesSimlllationinHoVer／LowSpeedforUnma皿edHeIicopterWANGYi1，ZE

3、NGGuogui2，LIAOZhilin2，ZUJiakui1(1．CollegeofAutomadonEn舀nee—ng，NaJljingUniversit)，ofAeronauticsandAstronautics，N叫ing210016，CIlina；2．CIIinaHelic叩terRes锄h卸dDevel叩mentInstitute，Jingdezhen33300l，Chi眦)AbstractUncertaintiescausedbymodelingandflight0funmannedhelicopterofknsimulatedintlleprocessoft

4、hecontroldesign．Atpresent，manyuncenaintiesaredescribedbyaddingsomeeasylimemotiontothenonlinearmodel，whichcan’tbeaccumtelyrenectedintheMATLAB．Fortheway，thisp印eradvancedawaytodescdbetheuncertaintiesbaseonthecomplexplantcharacteris—ticinhover／lowspeedoftheunmannedhelicopter．Theuncertaintiessi

5、mulationmodelwasdeVel—opedonMATLAB．rI'hismethodcouldrenecttheuncertaintiesinhover／lowspeedofunmallnedhel—icoptereasily，quicklyandcoH．ecny．1hywordsunmannedhelicopter；hover／lowspeednight；uncertainties；simulation收稿日期：2014一07一01基金项目：南航航空航天大学基本科研业务费专项科研(Ns2013031)资助项目。作者简介：王奕(1991一)，女(汉)，江西景德镇人

6、，硕士生，研究方向为控制理论与控制工程。·10·直升机技术总第181期O引言无人直升机作为被控对象，是一个多变量、强耦合、非线性、时变的高阶系统，在设计控制律时，为简化设计，对无人直升机进行降阶、解耦、线性化处理，在线性模型的基础上进行控制律设计。多年来，无人直升机的控制律设计经历了从单变量控制向多变量控制律的转变。然而，经典控制的单变量方法物理意义明确，便于理解；而现代控制的多变量方法虽然能解决一定的问题，但物理意义不明确，在实际的工程应用中很少使用。但无论采样哪种控制律，都需要对设计的控制律结果进行不确定性验证。无人直升机的不确定性因素众多，这些不确定性因素的正确描述对

7、控制律仿真验证阶段影响很大。无人直升机悬停与低速段是其特殊的飞行功能，而悬停低速段的不确定性尤为显著，外界干扰强，因此悬停低速段的控制律不确定性仿真验证具有很重要的意义。在进行不确定性仿真验证时，很多方法通常是从一些理论假设的条件及要求中加入不确定性，缺乏明确的物理意义。因此，本文从无人直升机悬停低速段飞行的物理特性出发，提出了一种描述不确定性仿真验证的工程方法，并利用无人直升机悬停低速段的线性模型验证此方法的有效性。1悬停低速段不确定性分析系统模型的不确定性分为两种¨引：一种为动态不确定性(非结构化不确定性)，模