無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)仿真研究畢業(yè)論文-文庫吧資料
2025-07-04 18:51本頁面
【正文】 遞函數(shù)用慣性環(huán)節(jié)表示，升降舵通道的洗出網(wǎng)絡(luò)用高通濾波器表示，升降舵面限幅為，輸入的俯仰角指令階躍信號為。 在本文中。為此，我們選取，%。此后，隨著的增加，阻尼比開始減小，自然頻率增高，最終將導(dǎo)致系統(tǒng)品質(zhì)顯著惡化。其中根軌跡增益即為我們所要確定的阻尼回路參數(shù)。 圖43 俯仰角控制系統(tǒng)PID控制結(jié)構(gòu)圖（高高空E點） 圖中，表示升降舵回路傳遞函數(shù)，表示升降舵通道的洗出網(wǎng)絡(luò)。另外，我們還可以看到，可見，飛機(jī)自身的阻尼是很弱的。于是，我們可以得到 （45） 從上式中我們可以看到，系統(tǒng)的特征方程中包含有一個正根。 下面，我們以某無人機(jī)在高高空某一狀態(tài)點E(H=17194m，V=)為例，說明無人機(jī)俯仰角控制系統(tǒng)控制器參數(shù)的選取過程。另一種方法則是從最內(nèi)層開始分部選取。 對于無人機(jī)的俯仰角控制系統(tǒng)而言，其控制律參數(shù)的選取包括兩部分:第一部分是阻尼回路(即內(nèi)回路)反饋增益的確定:第二部分便是俯仰角控制回路(即外回路)中PID參數(shù)的確定。因此，當(dāng)我們采用常規(guī)PID控制策略時尤其要注意采取必要的措施防止積分飽和現(xiàn)象的發(fā)生。通常有兩種方法可以有效的避免這種現(xiàn)象的發(fā)生:一種方法是當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)達(dá)到最大位置時積分停止，不再繼續(xù)累加。由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)受限，當(dāng)積分值大到一定程度，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)達(dá)到最大位置后，執(zhí)行機(jī)構(gòu)就不再變化了，而是一直停留在當(dāng)前的位置，即使系統(tǒng)輸出一直在變化，這樣反饋通道就被破壞了。 另外，積分環(huán)節(jié)也可以根據(jù)其定義在軟件中計算實現(xiàn)，其中，可在軟件中根據(jù)CPU的計算頻率得到。其中的值越大，相位超前也就越大，我們所獲得的信號也就越近似于微分信號。因此，其控制律可以表示成: (42)當(dāng)我們采用常規(guī)PID,控制結(jié)構(gòu)時 (43) 42 控制角控制系統(tǒng)控制律結(jié)構(gòu)圖 在實際工程中，微分環(huán)節(jié)通常用一個高通濾波器來實現(xiàn)，我們通過選擇適當(dāng)?shù)闹?，就可以獲得相應(yīng)的相位超前信號。 這樣。 圖41 俯仰角控制系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)框圖 圖中，在阻尼回路中還包括了一個洗出網(wǎng)絡(luò)，如果沒有這個洗出網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)操縱飛機(jī)做穩(wěn)態(tài)拉齊的機(jī)動飛行時，阻尼器輸出的穩(wěn)態(tài)就會成為阻礙因素，而使這種機(jī)動飛機(jī)難以完成。內(nèi)回路中的俯仰角速率反饋的引入相當(dāng)于改變了無人機(jī)的縱向阻尼導(dǎo)數(shù)，增加了特德縱向阻尼，從而使其短周期模態(tài)的阻尼特性得到了改善；外回路則構(gòu)成了俯仰角穩(wěn)定回路，可以改善無人機(jī)長周期模態(tài)的阻尼特性。從圖中我們可以看到，整個控制系統(tǒng)是由外回路（俯仰角反饋回路）和內(nèi)回路（俯仰角速率反饋回路）構(gòu)成的。針對縱向系統(tǒng)，首先研究無人機(jī)俯仰姿態(tài)控制律的設(shè)計，然后再研究其高度保持控制律的設(shè)計問題。 作為整個飛控系統(tǒng)的核心，飛行控制律選取和設(shè)計的好壞往往會直接影響到整個飛控系統(tǒng)的性能。其中，縱向控制通道可以穩(wěn)定與控制無人機(jī)的俯仰角、高度、速度等。由于在橫滾和航向通道之間常常存在著一定的交聯(lián)，這就要求我們在設(shè)計飛控系統(tǒng)時一般需要考慮各通道間的獨立性和關(guān)聯(lián)性。伺服系統(tǒng)是以舵機(jī)為執(zhí)行元件的隨動系統(tǒng)，它是影響飛控系統(tǒng)帶寬的主要環(huán)節(jié)。飛控計算機(jī)是整個無人機(jī)機(jī)載飛控系統(tǒng)的核心設(shè)備，它的主要功能是根據(jù)輸入的傳感器信息、存儲的相關(guān)狀態(tài)和數(shù)據(jù)以及無線電測控終端發(fā)過來的上行遙控指令與數(shù)據(jù)，經(jīng)判斷、運算和處理之后，輸出指令給伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)。先將閉環(huán)系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)器置于純比例作用，從大到小逐漸調(diào)節(jié)比例度，加擾動做調(diào)節(jié)系統(tǒng)的實驗直至出現(xiàn)4：1的衰減振蕩，此時的比例度記為，振蕩周期記為，其中為到的時間(如圖31所示)，上升時間記為。采用臨界比例度法時，系統(tǒng)需得到臨界振蕩的條件是系統(tǒng)必須是3階或3階以上的。 PID控制器參數(shù)的常用整定方法(2)臨界比例度法該方法適用于己知對象傳函的場合。在復(fù)雜的實際環(huán)境中，山于環(huán)境噪聲的污染，微分往往會放大系統(tǒng)的噪聲，使得系統(tǒng)對抗干擾能力減弱。同時積分的引入會給系統(tǒng)帶來相角滯后，從而產(chǎn)生超調(diào)甚至，引起積分的飽和作用，不利于系統(tǒng)的響應(yīng)品質(zhì)。為了兼顧系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動態(tài)性能，應(yīng)取合適的比例系數(shù)。系統(tǒng)的超調(diào)量由沒有到有，由小變大。其輸入e(t)與輸出u(t)的關(guān)系為: 式中K。近年來，人們把智能控制與常規(guī)PID控制結(jié)合起來，形成所謂的智能PID控制。己知狀態(tài)方程的表達(dá)式為，則對于縱向運動而言: 對于橫側(cè)向向運動而言:
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