The invention discloses a nonlinear three DOF tandem rotor helicopter model system, which mainly comprises the following steps: the height axis and the axis of rotation as the output of the system, from a selection of three degrees of freedom, increase state and realize decoupling in dynamic system, the system model with non decoupling matrix is singular: two, with PCGSHF multi rate output signal sampling system in each section on the retainer the Taylor power series expansion approximation, approximate discrete-time model of dual rotor helicopter model under PCGSHF condition: the local truncation error between the original continuous time system output order output approximate discrete time systems are derived and the corresponding is; three, the discrete zero dynamic and true zero zero dynamics by sampling The approximate asymptotic expression of the true zero dynamics of the discrete time model of three degree of freedom helicopter system with two degrees of freedom is as follows: the zero dynamic is the root of the characteristic polynomial:
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于控制理论应用领域，具体涉及一种非线性三自由度纵列式双旋翼直升机模型系统，用于三自由度双旋翼直升机模型的设计。
技术介绍
直升机主要由机体、升力（含旋翼和尾桨）、动力传动三大系统以及机载飞行设备等组成，并用动力装置驱动作为主要升力和推进力来源。能垂直起降、空中悬停、低空低速及前后左右飞行的旋翼航空器，不管是在军事上还是在民用中都有非常广泛的应用价值，也是控制学科范围内一种复杂的研究对象，近几年来引起了众多学者的浓厚兴趣。通常情况下，直升机的飞行控制具有多输入多输出、强非线性、强不确定性、高阶等特点，同时又要求具有很强的抗干扰能力、强灵敏性和强鲁棒性。众所周知，在真实直升机进行飞行试验之前，一般都要进行直升机模型仿真飞行实验，这样不仅节约各种资源，而且可进一步预测真实直升机的飞行试验效果。仿真技术具有各种优点，包括无损害性、计算速度快、精度高等，并且不受各种因素的影响，比如气候、时间、空间等的限制。三自由度纵列式双旋翼直升机(threedegree-of-freedomtandem-rotorhelicopter)模型系统作为一种典型的非线性、高阶次、多变量、强耦合的复杂系统，是模拟真实飞行和检验各种控制方法的理想模型。因此，考虑基于三自由度双旋翼直升机模型来设计其相关的飞行姿态控制器，使得双旋翼直升机能够保质保量地按照设定的飞行姿态指令稳定飞行，并且充分保证双旋翼直升机具备较好的动静态稳定性和鲁棒性等性能
【技术保护点】
基于非线性三自由度纵列式双旋翼直升机模型系统，其特征在于按如下步骤进行：步骤一：三自由度双旋翼直升机模型系统的非线性状态变量等式为：其中从高度轴、俯仰轴、旋转轴三个自由度中选择高度轴和旋转轴作为系统的输出即：，而三自由度双旋翼直升机模型系统的解耦矩阵是奇异的即：在系统动态中增加状态和来实现解耦，令，计算扩展后系统的标准形为：其中扩展后的三自由度双旋翼直升机模型系统的相对阶数，知系统模型有非奇异的解耦矩阵：步骤二：由于非线性三自由度双旋翼直升机模型系统的相对阶数大于2，用PCGSHF多率采样信号保持器，在每段区间上的系统输出用Taylor幂级数近似展开，得表达式：其中则双旋翼直升机模型在PCGSHF条件下的近似离散时间模型如下：实际系统的输出和双旋翼直升机模型在PCGSHF条件下的近似离散时间模型的阶输出之间的局部截断误差为：Lipschitz条件可以保证状态的变化轨迹是有界的：通过Taylor幂级数展开导出的近似离散时间系统的阶输出和对应的原始连续时间系统输出之间的局部截断误差是；步骤三：三自由度双螺旋直升机近似离散时间模型系统的全局截断误差与局部截断误差相比，全局截断输出误差与步长数...
【技术特征摘要】
1.基于非线性三自由度纵列式双旋翼直升机模型系统，其特征在于按如下步骤进行：
步骤一：三自由度双旋翼直升机模型系统的非线性状态变量等式为：
其中
从高度轴、俯仰轴、旋转轴三个自由度中选择高度轴和旋转轴作为系统的输出
即：，而三自由度双旋翼直升机模型系统的解耦矩阵是奇异的即：
在系统动态中增加状态和来实现解耦，令，计算扩展后系统的标
准形为：
其中
扩展后的三自由度双旋翼直升机模型系统的相对阶数，知系统模型有非奇异
的解耦矩阵：
步骤二：由于非线性三自由度双旋翼直升机模型系统的相对阶数大于2，用PCGSHF多率
采样信号保持器，在每段区间上的系统输出用Taylor幂级数近似展开，得表达式：
其中
则双旋翼直升机模
型在PCGSHF条件下的近似离散时间模型如下：
实际系统的输出和双旋翼直升机模型在PCGSHF条件下的近似离散时间模型的阶输出
之间的局部截断误差为：
Lipschitz条件可以保证状态的变化轨迹是有界的：
通过Taylor幂级数展开导出的近似离散时间系统的阶输出和对应的原始连续时间系
统输出之间的局部截断误差是；
步骤三：三自由度双螺旋直升机近似离散时间模型系统的全局截断误差与局部截断误
差相比，全局截断输出误差与步长数有密切联系，通过步后则有：
因此全局截断误差为：
步骤四：离散化零动态由真性零动态和采样零动态组成，三自由度双旋翼直升机模型
系统的离散时间模型的真性零动态的近似渐近表达式为：
由零动态的定义可知，则非线性离散时间模型的采样零动态计算如下：
其中得：
其中
因此三自由度双旋翼直升机模型系统的采样零动态是的根，将展开
得：
可以看出通过选择合适的参数便能够导出稳定的采样零动态条件，令
，则：
要保证三自由度双螺旋直升机模型系统的采样零动态稳定，则参数必须满
足以下条件：
则非线性三自由度双螺旋直升机模型系统，其采样零动态为特征多项式的
根，即：
。
2.根据权利要求1所述的基于非线性三自由度纵列式双旋翼直升机模型系统，其特征
在于步骤二中当PCGSHF信号...
【专利技术属性】
技术研发人员：苏盈盈，曾诚，谢泽龙，李翠英，刘君，
申请(专利权)人：重庆科技学院，苏盈盈，
类型：发明
国别省市：重庆;50
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