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龙图腾网恭喜南京航空航天大学;南京航空航天大学秦淮创新研究院申请的专利一种基于LPV模型的直升机鲁棒跟踪控制方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN114545778B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-04-04发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202210222642.0，技术领域涉及：G05B13/04；该发明授权一种基于LPV模型的直升机鲁棒跟踪控制方法是由张绍杰;李硕设计研发完成，并于2022-03-07向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于LPV模型的直升机鲁棒跟踪控制方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于LPV模型的直升机鲁棒跟踪控制方法，包括步骤1：选取表征直升机非线性特性的状态变量作为调度参数，对直升机建立纵向LPV数学模型；步骤2：对LPV数学模型进行增广变换得到仿射参数依赖LPV模型；步骤3：针对步骤2得到的模型，考虑调度参数的变化速率，应用参数依赖李雅普诺夫函数方法得到求解控制律的参数化线性矩阵不等式；步骤4：引入参数松弛变量，将参数化线性矩阵不等式进行解耦处理，得到易于求解的线性矩阵不等式；步骤5：求解线性矩阵不等式，得到相应平衡点处的LPV控制器。本发明可有效解决由于直升机是个静不稳定、各通道间耦合严重的复杂系统，导致直升机飞行控制系统难以设计的问题。

本发明授权一种基于LPV模型的直升机鲁棒跟踪控制方法在权利要求书中公布了：1.一种基于LPV模型的直升机鲁棒跟踪控制方法，其特征在于，包括：步骤1：选取表征直升机非线性特性的状态变量作为调度参数，对直升机建立纵向LPV数学模型；步骤2：对LPV数学模型进行增广变换，得到仿射参数依赖LPV模型；步骤3：针对步骤2得到的模型，考虑调度参数的变化速率，应用参数依赖李雅普诺夫函数方法得到求解控制律的参数化线性矩阵不等式；步骤4：引入参数松弛变量，将参数化线性矩阵不等式进行解耦处理，得到易于求解的线性矩阵不等式；步骤5：求解步骤4得到的线性矩阵不等式，得到相应平衡点处的LPV控制器；所述步骤1中，建立纵向LPV数学模型的方法如下：步骤1.1：建立直升机纵向运动模态的动力学方程如下： 式中，m为直升机总质量，u，v，w分别为直升机沿机体轴的线速度，θ为俯仰角，φ为滚转角，p为滚转角速率，q为俯仰角速率，r为偏航角速率，Ix，Iy，Iz为直升机质量对机体坐标系各轴的惯性矩，X，Z为直升机在机体轴下各部件气动力的矢量相加，M为俯仰力矩；步骤1.2：在纵向运动模态下，不考虑滚转角φ，滚转角速度p，偏航角速率r的影响，即这些量均为0，则步骤1.1中的动力学方程化简为如下微分方程： 步骤1.3：采用雅克比线性化法获取直升机的LPV模型，即在直升机全飞行包线内选取表征直升机飞行特征的状态变量作为调度参数，将一系列平衡点处的线性化模型进行数值拟合，从而得到直升机的LPV模型，即为纵向LPV数学模型；所述步骤1.3具体包括：将所述直升机动力学方程表述为如下形式： x＝[u,w,q,θ]T在其任意一点平衡点处进行一阶泰勒展开，得到： 式中，xtrim，δtrim分别表示状态量x和输入量δ在某一平衡点处的值，表示函数f对状态量x的偏导数，表示函数f对输入量δ的偏导数；保留式中的线性部分，得到： 令则得到某一平衡点处的线性化模型： 通过在飞行包线内选取一系列平衡点，进行泰勒展开，得到一系列能局部逼近非线性动态特性的LTI模型，然后将这些线性化模型进行数值拟合，得到直升机的LPV模型，即为纵向LPV数学模型；所述步骤2的具体过程为：步骤2.1：对于直升机机动飞行的跟踪控制问题，定义参考输入信号rw＝[ur,θr]T，系统的实际输出y＝[u,θ]T，通过上述定义之后，直升机机动飞行的跟踪控制问题通过设计LPV状态反馈控制器去解决且设计的控制器使下式成立： 另外，在反馈控制策略中，通过定义如下的跟踪误差积分项以消除稳态误差； 步骤2.2：根据跟踪误差积分项，对直升机纵向LPV数学模型进行增广变换，得到如下形式的增广系统，即为仿射参数依赖LPV模型： 式中，Aρ，Bρ都是ρ的仿射函数、C和D是常数矩阵，所述步骤3的具体过程为：步骤3.1：设计具有δt＝Kρxt形式的仿射参数依赖型状态反馈控制器，使步骤2得到的LPV系统渐近稳定且H∞性能指标等于或小于γ；式中，ρ＝[u,u2,u3,u4,w,w2,w3,w4,θ,θ2,θ3]；因此，得到闭环系统： 式中，步骤3.2：确定调度参数及其变化速率的范围： 步骤3.3：将反馈控制器问题转化为在参数化线性矩阵不等式约束下，在给定性能指标γ条件下，求解出控制律，所述参数化线性矩阵不等式如下： 式中，步骤4：引入参数松弛变量，将参数化线性矩阵不等式进行解耦处理，得到易于求解的线性矩阵不等式；步骤4.1：引入参数松弛，将步骤3.2中调度参数ρ及其变化速率的范围约束转换为： 其中，矩阵满足 步骤4.2：基于步骤4.1将参数化线性矩阵不等式进行解耦处理，得到易于求解的线性矩阵不等式：给定一标量γ＞0，若存在n+1个对称的正定矩阵P0,...,Pn满足且存在n+1个实矩阵满足则闭环系统渐近稳定且闭环系统的L2增益等于或小于γ，具体线性矩阵不等式如下： P0＞0,Pi＞0式中 所述步骤5包括以下步骤：步骤5.1：设置调度参数的范围：umin＝0.5≤u≤72＝umaxwmin＝-0.03≤w≤0.18＝wmaxθmin＝-0.005≤θ≤0.102＝θmax步骤5.2：设置变换率的范围： 步骤5.3：基于步骤5.1和步骤5.2设置的范围，对步骤4得到的线性矩阵不等式进行求解，从而得出设计跟踪控制器的控制律，即相应平衡点处的LPV控制器；所述步骤5.3中，通过Matlab中的LMI工具箱对步骤4得到的线性矩阵不等式进行求解。

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