基于反馈线性化的三自由度直升机鲁棒控制器：稳定追踪设计与性能比较

本文主要探讨了"基于反馈线性化的三自由度直升机鲁棒控制器"的设计和应用。三自由度直升机作为一项重要的研究对象，它与串联旋翼直升机相似，因其轻巧的结构和多功能特性，在工业、农业和军事领域有着广泛的应用需求。然而，由于其易受外部干扰的影响，精确控制在实验环境下变得复杂。 本文提出了一种新颖的控制器策略，利用反馈线性化（FL）方法来处理系统的非线性特性，尤其是俯仰轴和俯仰轴的控制问题。通过集成非线性干扰观测器，设计了一个相对最优轨迹跟踪控制器（ROTTC），旨在确保在存在不确定性和外部干扰时，系统的有效轨迹跟踪性能得以保持。这种控制器将非线性模型简化为解耦的线性误差动态，便于控制器的设计和优化。 作者采用Lyapunov稳定性分析方法，对考虑了估计误差和参数不确定性的三自由度直升机系统进行了深入研究，将其与基于反馈线性化的鲁棒线性二次型调节器（RLQR）进行了比较。结果显示，新提出的控制器在跟踪误差控制和干扰估计方面表现更优，能够有效地应对外部干扰，如强风和脉冲干扰，从而实现对3-DOF直升机在实际环境中稳定且实时的操作。 文章的贡献在于提供了一种在复杂环境条件下增强三自由度直升机控制性能的方法，这不仅对直升机领域的控制器设计有重要意义，也为其他类似系统的设计提供了参考。同时，文章遵循了CC BY许可证，允许在学术交流中广泛传播和引用，促进了工程技术的共享和进步。