随着飞行包线的扩大,飞机、导弹等飞行器对控制的要求越来越高,建立在精确数学模型之上的控制理论已无法满足现代战争的需求。以不确定系统为研究对象的鲁棒控制理论就成了控制界一个日益关注的话题。近年来鲁棒控制器的设计方法也层出不穷,其中研究成果较多的当属区域极点配置、H₂控制和H_∞控制。综合多种方法,取长补短,设计出能同时满足多项指标要求的控制器,具有很重要的意义。不少学者为解决这一问题做出了大量的努力和尝试,并取得了一些研究成果。 本文正是在前人研究的基础上,对区域极点配置、H-2/H_∞混合控制和带有区域极点配置的H-2/H_∞混合控制方法进行了研究,并结合某飞机运动方程,设计了相应的鲁棒飞行控制器,通过计算机仿真,对相应的控制效果作了简单的分析和总结,具体工作如下: 1.对飞行控制和不确定性鲁棒控制理论的研究历史和现状进行了综述,对系统不确定性的来源、分类和处理办法进行了总结。 2.讨论了飞行控制系统的建模方法,并以飞机纵向运动为例,对飞行控制系统中存在的参数不确定性和未建模不确定性提出了处理办法,并建立了某型飞机的不确定模型。 3.在分析极点配置和区域极点配置差异的基础上,介绍了区域极点配置常用的几种LMI区域,利用Lyapunov稳定性理论和矩阵的Schur补性质,将区域极点配置的约束条件转化为一个具有LMI约束的凸优化问题。结合某含参数不确定的飞机运动方程,设计了鲁棒飞行控制器。仿真结果表明,用此方法设计的控制器能够使系统稳定而且对参数不确定性也具有一定的鲁棒性。 4.在对H_∞标准控制和H-2标准控制进行研究的基础上,利用凸优化原理,通过相应的变量变换,将H-2/H_∞混合控制的约束条件转化为具有LMI约束的凸优化问题,并利用此方法设计了鲁棒飞行控制器。 5.综合区域极点配置和H-2/H_∞混合控制的约束条件,结合飞机运动方程,利用MATLAB中的LMI工具箱,设计含区域极点配置约束的H-2/H_∞混合控制状态反馈控制器、输出反馈控制器以及带有参数不确定性的鲁棒飞行控制器,并通过仿真试验,验证该理论与算法的正确性。 结果证明,用含极点配置约束的H-2/H_∞混合控制方法设计的鲁棒飞行控制器能实现较理想的控制效果。