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无人直升机的LQG与LQR控制设计及感应电机特性分析
在无人直升机控制系统设计中,LQG(线性二次高斯)和LQR(线性二次调节器)是两种常用的最优控制方法。LQG控制结合了LQR最优状态反馈和卡尔曼滤波状态估计,能够有效处理系统中的随机噪声和不确定性。其设计过程通常包括建立系统状态空间模型、设计LQR控制器以及构建卡尔曼滤波器三个主要步骤。
相比之下,LQR控制更侧重于确定性系统的最优控制,通过求解Riccati方程得到最优反馈增益矩阵。在无人直升机应用中,需要特别注意系统模型的准确性,特别是对直升机特有的强耦合性和非线性特性进行合理线性化处理。
感应电机的转速扭矩特性对无人直升机的动力系统设计至关重要。典型感应电机的转速-扭矩曲线呈现非线性特征,包括启动扭矩、最大扭矩和稳定工作区等关键参数。理解这些特性有助于优化直升机旋翼系统的动力匹配,特别是在不同飞行工况下的动态响应要求。控制系统设计时需要综合考虑电机特性与飞行控制算法的协同工作。