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针对三自由度直升机奇异系统鲁棒稳定性分析复杂，且难以设计稳定的控制器问题，基于状态空间方法建立了三自由度直升机模型的线性动力学系统模型。利用线性矩阵不等式（LMI：Linear Matrix Inequality）推导并证明了奇异系统鲁棒渐进稳定的条件，提出了一类奇异系统鲁棒稳定状态反馈控制率的设计方法，并绘出三自由度直升机系统的状态响应曲线。实验结果表明，该控制器比LQR（Linear Quadratic Regulator）控制器具有更好的稳定性和鲁棒性。