控制体系

打开与它的飞行控制系统的HL-20模型。

open_system（'csthl20_control')

此六自由度模型是从适合NASA HL-20升力体机身(航天Blockset)。该模型被配置为模拟最后进近着陆地点。“制导系统”生成滑行轨迹和相应的滚、迎角(alpha)和侧滑角(beta)命令。“飞行控制系统”的任务是调整控制表面以跟踪这些指令。“飞行控制系统”内部的“控制器”块是一个具有不同自动驾驶配置的变分系统。

“基线”和“经典”控制器使用经典的级联环结构，其中三个内部仅为p的循环来控制角速率p、q、r，三个外部PI循环来控制角位置phi、alpha、beta。六个比例增益和三个积分增益都被安排为和的函数。“基线”变量包含的基线设计特性NASA HL-20升力体机身(航天Blockset)。部件2和该系列的第3使用“古典”变体通过调整过程行走。所述活性变体是由工作空间可变CTYPE控制。它的值设置为2，激活控制器的“经典”的变体。

选择“经典”控制器变体CTYPE = 2;

注意，这个变体混合使用查找表和MATLAB函数块来调度自动驾驶仪的增益。

控制器调优的设置

在本系列的第1部分（修剪和线性化的HL-20的机身），我们获得了线性化的“HL20机身”和40个不同的飞行器方位“控件选择器”块（40个不同的双（α，β）的值）的模型。负载线性模型的这些阵列。

负载csthl20_TrimData七国集团(G7)CS大小（G7）

状态空间模型的8x5数组。每个模型有34个输出、9个输入和7个状态。

大小(CS)

状态空间模型的8x5数组。每个模型有6个输出、5个输入和0个状态。

的slTuner接口是获得的“csthl20_control”线性化模型适合于控制系统的设计和分析的方便方法。通过这个界面，您可以指定信号和模型中的兴趣点，并指定要调整哪些块。

ST0 = slTuner（'csthl20_control');ST0。t = 0;％要求的连续时间线性化

这里的兴趣点包括角和速率要求，相应的响应，和位移da,de,dr。

美联社= {“博士da;德;”'HL20机体/ PQR''Alpha_deg'“Beta_deg”“Phi_deg”“控制器/古典/需求”％角需求“p_demand”'q_demand'“r_demand”};ST0.addPoint（AP）

由于我们已经获得线性化模型的“HL20机身”和“控制选择器”块作为一个函数(阿尔法，贝塔)，线性化整个模型“csthl20_control”的最简单的方法是用一组线性模型替换每个非线性组件。这被称为“分段替代”，通常是在多种操作条件下线性化复杂模型的最有效方法。

％的8×5阵列的线性化模型G7的替换“HL20机身”块BlockSub1 =结构（“名字”,“csthl20_control / HL20机体”,“价值”,七国集团(G7));%用CS替换“控制选择器”BlockSub2 =结构（“名字”,'csthl20_control/飞行控制系统/控制选择器',“价值”，CS）;％的直接馈通替换“致动器”（忽略饱和度和二阶致动器动力学）BlockSub3 =结构(“名字”,'csthl20_control /执行器',“价值”、眼(6));ST0。BlockSubstitutions = [BlockSub1;BlockSub2;BlockSub3];

你现在准备好控制设计的一部分。

关闭内环

从控制角速率p,q,r的三个内部循环开始。为了确定方向，画出从偏转(da,de,dr)到角速率(p,q,r)的开环传递函数。与slTuner接口，您可以查询模型中任何感兴趣的传递函数。

注:第二个'da;de;dr'打开工厂输入处的所有反馈回路Gpqr = getIOTransfer（ST0，“博士da;德;”,“评定”,“博士da;德;”);博德（Gpqr（1,1），Gpqr（2,2），Gpqr（3,3），{1E-1,1e3}），网格图例（'Da至P',“德问”,的r博士)

该波特图表明，对角项表现为集成商（最多符号）超过5弧度/秒。这证明只使用比例控制。与基线设计一致，对于P，Q，R循环中的目标带宽设置为30，22.5，和37.5弧度/秒，分别。增益的Kp，KQ，KR对每个（α，β）值易于从在这些频率的植物频率响应获得的，并且所述相位图表明的Kp应该是正（负反馈）和KQ，KR应该是负的（正反馈）。

％计算的Kp，KQ，KR对每个（α，β）的条件。导致阵列%有大小[1 1 8 5]Kp = 1. / abs (evalfr (Gpqr(1, 1), 30我));Kq = -1. / abs (evalfr (Gpqr(2, 2), 22.5我));基米-雷克南= -1. / abs (evalfr (Gpqr(3、3),37.5我));波德(Gpqr (1,1) * Kp, Gpqr (2, 2) * Kq Gpqr (3,3) * Kr, {1 e 1, 1 e3}),网格传奇('Da至P',“德问”,的r博士)

要结束内部循环设计，请将这些增益值推入Simulink模型中相应的查找表，并刷新万博1manbetxslTuner目的。

多工作站系统= get_param ('csthl20_control',“ModelWorkspace”);MWS.assignin (“KP的挤压(Kp)) MWS.assignin ('KQ'挤压(Kq)) MWS.assignin (“氪”，挤压（KR））刷新（ST0）

接下来，您需要调整控制滚动、攻角和侧滑角的外环。本系列的第三部份(在HL-20自动驾驶仪姿态控制 - SISO设计)介绍了如何调优经典的SISO体系结构，第4部分(在HL-20自动驾驶仪姿态控制 - MIMO设计）看起来成MIMO架构的优势。