随着现代科学技术的飞速发展,控制理论及技术越来越重要,控制技术广泛应用于冶金、石化、机械、食品、制药、航空航天及军事系统等领域。为了进一步加深控制理论和技术的研究,并且使其与实际相结合,应用于实际系统中,控制理论与系统实验中心引进了一批国内外先进的实验教学仪器设备。其中直升机多输入多输出系统是固高公司为控制实验设计的实验装置。它作为一个实验装置,形象直观,结构简单,成本低廉:作为一个被控对象它又相当复杂,就其本身而言,是—个高阶次、不稳定、多变量、非线性、强耦合的具有三个自由度的多输入多输出系统。只有采取行之有效的控制方法方能使之稳定。直升机系统稳定效果非常明了,可以对俯仰角度、横侧角度、旋转速度和稳定时间直接度量,控制好坏一目了然。通过对该系统建模、设计与仿真,可以推动和加深控制理论和技术在复杂控制系统中的应用研究。 为直升机控制系统设计控制器,目的就是使横梁位置稳定,使系统在某一平面内跟踪给定的轨迹或者使系统能在多平面内自由运动。 首先分析了直升机的组成,并且分三个自由度对直升机系统进行建模,推出系统的状态方程,对系统进行了有效的分析,通过计算发现系统有极点在原点,得知系统是开环不稳定的,必须加入校正装置。并且系统是完全能控、能观的。 然后主要介绍了传统控制理论各种常用的状态空间设计方法在MATLAB下的实现,包括PID控制还有带LOR控制器的最优控制系统,本文设计了单一的PID控制和LQR控制器,对PID控制器进行了参数整定,并且分析了加白噪声