飞机高度保持/控制模态的LQG/LTR方法研究

"LQG/LTR在飞机高度保持/控制模态中的应用 (2014年) - 工程技术论文 - 汪节等人 - 四川兵工学报" 本文主要探讨了线性二次型最优控制理论（LQG/LTR）在飞机高度保持/控制模态中的应用。LQG/LTR方法是一种结合了线性二次型（LQ）控制和鲁棒控制理论（LTR）的策略，用于处理不确定性和噪声环境下的控制问题。在飞机自动飞行控制中，高度保持/控制模态是至关重要的，它确保飞机能够在预设高度稳定飞行，抵抗各种外部干扰，如大气扰动。 首先，文章介绍了LQG/LTR的基本原理。LQ控制是基于最小化一个二次性能指标来设计控制器，目标是优化系统的动态性能。LQG方法考虑了状态的随机性，通过卡尔曼滤波器(Kalman Filter)来估计系统状态，并结合LQ控制律实现对系统性能的优化。而LTR则增强了LQ控制的鲁棒性，通过对系统不确定性进行建模和补偿，使得控制系统能够应对模型参数的不确定性。 接着，作者建立了一个飞机高度控制的数学模型，这个模型考虑了飞机动力学特性、外部干扰以及测量噪声等因素。在高斯假设下，即认为扰动和噪声符合正态分布，他们设计了一种线性二次型控制律，该控制律能有效地调整飞机的升降舵，以保持或调整飞行高度。 然后，利用MATLAB的鲁棒控制工具箱，作者对控制参数进行了优化求解，以确保在存在不确定性的情况下，控制系统仍能保持良好的性能。通过仿真验证，结果显示，即使在受到大气扰动等高斯过程干扰和高斯测量噪声的影响下，所设计的LQG/LTR控制策略仍能保证系统的鲁棒稳定性和跟踪性能。这意味着飞机能够在各种条件下保持其飞行高度，有效地抑制了外部干扰的影响。 总结起来，这篇2014年的研究展示了LQG/LTR方法在飞机高度控制中的高效性和鲁棒性。这一技术对于提高飞行安全性和自动控制的精度具有重要意义，为实际飞行控制系统的设计提供了理论支持和实践参考。通过将最优控制理论与鲁棒控制相结合，可以克服模型不确定性，实现对复杂动态系统的精确控制，这对于未来飞行器控制技术的发展具有积极的推动作用。