哈工大控制系统实践直升机报告.doc

根据系统盼望技术指标计算出的控制器PID参数如下表：
项目
PID控制器参数
俯仰轴
Kep
1.5064
Ked
0.7196
横侧轴
Kpp
0.3083
Kpd
0.0982
旋转轴
Krp
0.8236
Kri
0.8620
控制器PID参数
PID控制器仿真框图

PID参数控制器仿真结果

俯仰运动的阶跃响应控制效果图
阶跃响应的超调量、过渡过程时间都较好。

旋转运动的阶跃响应控制效果图

横侧运动的阶跃响应控制效果图
阶跃响应的超调量不大、过渡过程时间都较好。
LQR控制器设计
运用LQR方法，分别对直升机俯仰角和旋转速度进行控制。

—俯仰角；—俯仰角微分；—俯仰角积分分；
—横侧角；—横侧角微分；
—旋转角速度；—旋转角速度积分；
根据前面分析计算得：

得：
其中：

选取：
通过计算求出最优控制K矩阵：

2.3 LQR控制仿真

LQR控制仿真图
采用上面计算K值的LQR控制仿真结果：
假如选取：
通过计算求出最优控制K矩阵：

采用上面计算K值的LQR控制仿真结果：

LQR控制仿真结果
图中可知，旋转角速度超调减少，但俯仰角调整时间过长，适当增长俯仰角加速度和积分的两个量由0.1变到0.5，适当加强横侧角速度和旋转角积分两个量，为此进一步调整Q矩阵的值。
假如选取：
通过计算求出最优控制K矩阵：

采用上面计算K值的LQR控制仿真结果：

LQR控制仿真结果
如上图，系统响应比较好，可拟定Q矩阵。