逆系统与内模控制结合的三自由度直升机控制设计

"基于逆系统的三自由度直升机内模控制设计"这篇论文主要探讨了如何通过逆系统理论和内模控制技术来解决三自由度直升机模型系统的控制问题。三自由度直升机模型系统是一个复杂的非线性、高阶次、多变量且强耦合的多输入多输出（MIMO）系统，传统控制策略如PD控制、PID控制或LQR控制在控制性能上存在局限，尤其是在调节时间和超调量方面。为了改善这种状况，论文提出了一种新颖的控制方法。 首先，论文引入了神经网络技术来近似求解系统的逆模型。神经网络因其强大的非线性函数逼近能力，能够有效处理三自由度直升机模型中的非线性特性。通过训练神经网络，可以构建一个近似的逆模型，将原本复杂的非线性系统转化为一组相对简单的线性子系统，从而实现系统的线性化和解耦。 然后，论文采用了内模控制（IMC）策略来设计控制器。内模控制是基于动态模型的控制方法，它要求控制器内部包含系统的动态模型，能够有效地补偿系统动态特性并实现精确的跟踪控制。在三自由度直升机模型中，内模控制能够针对高度角和横侧角进行跟踪控制，确保飞行器的精准运动。 在实际应用中，论文通过MATLAB仿真验证了该方法的有效性，结果显示，提出的控制策略能实现良好的控制效果，高度角和横侧角的跟踪误差得到了显著降低。此外，半实物仿真的结果进一步证明了这种方法在真实环境下的可行性，即在硬件实验中也能获得预期的控制性能。 这篇论文的研究亮点在于利用神经网络逆系统方法和内模控制相结合，解决了三自由度直升机模型系统的非线性控制难题，实现了系统的解耦和高精度跟踪控制。这一方法不仅在理论上具有创新性，而且在实践应用中也展现出优越的控制性能。对于其他类似的非线性、多变量控制系统，这种方法提供了有价值的参考和借鉴。