控制体系结构

打开HL-20模型及其飞行控制系统。

open_system (“csthl20_control”)

这个六自由度模型是由NASA HL-20升降体机身(航天Blockset)．该模型被配置为模拟最终进入着陆地点。“制导系统”生成滑翔轨迹和相应的滚转、攻角(alpha)和侧滑角(beta)指令。“飞行控制系统”的任务是调整控制面来跟踪这些命令。“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型子系统。

“基线”和“经典”控制器使用经典级联回路结构，具有三个内部P-only回路来控制角速率P、q、r，以及三个外部PI回路来控制角位置φ、α、β。六个比例增益和三个积分增益都被安排为α和β的函数。“基线”变体包含中的基线设计NASA HL-20升降体机身(航天Blockset)。本系列的第2部分和第3部分使用“经典”变量来完成调整过程。活动变量由工作区变量CTYPE控制。将其值设置为2可激活控制器的“经典”变量。

%选择控制器的“经典”变体CTYPE = 2;%调用模型更新以确保在线性化过程中仅分析活动变量信号set_param (“csthl20_control”,“模拟命令”,“更新”）;

请注意，此变体混合使用查找表和MATLAB功能块来调度自动驾驶仪增益。

控制器调整的设置

在本系列的第1部分中(HL-20机身的微调和线性化)，我们获得了“HL20机身”和“控制选择器”模块的线性化模型，用于40个不同的飞机方向(40对不同的(alpha,beta)值)。加载这些线性化模型的数组。

负载csthl20_TrimData七国集团反恐精英大小(七国集团)

8x5状态空间模型阵列。每个模型有34个输出、9个输入和7个状态。

尺寸（CS）

8x5状态空间模型阵列。每个模型有6个输出、5个输入和0个状态。

这个单反调谐器接口是一种方便的获取线性化控制模型的方法，适用于控制系统的设计和分析。通过这个接口，您可以指定模型中的信号和感兴趣的点，并指定您想要调优的块。

ST0 = slTuner (“csthl20_control”)ST0.Ts=0；%要求连续时间线性化

这里的关注点包括角度和速率要求、相应的响应以及挠度da、de、dr。

AP={“da；de；dr”“HL20机身/pqr”“Alpha_deg”“贝塔度”“Phi_deg”“控制器/古典/要求”%角要求“p_需求”“q_demand”“r_需求”};ST0.addPoint(美联社)

由于我们已经获得了作为（α，β）函数的“HL20机身”和“控制选择器”块的线性化模型，因此将整个模型“CSTL20_控制”线性化的最简单方法是用一系列线性模型替换每个非线性组件。这被称为“块替换”，通常是在多种操作条件下将复杂模型线性化的最有效方法。

%用8 × 5线性化的G7模型阵列取代“HL20机身”块BlockSub1=struct(“姓名”,“csthl20_控制/HL20机身”,“价值”，G7）；%将“控制选择器”替换为CSBlockSub2=struct(“姓名”,“csthl20_控制/飞行控制系统/控制选择器”,“价值”, CS);%将“执行器”替换为直接馈通(忽略饱和和二阶执行器动力学)BlockSub3=struct(“姓名”,“csthl20_控制/执行器”,“价值”，眼（6））；ST0.BlockSubstitutions=[BlockSub1；BlockSub2；BlockSub3]；

现在您已经为控件设计部分做好了准备。

关闭内循环

从控制角速率p，q，r的三个内环开始。为了获得定向，绘制从偏转（da、de、dr）到角速率（p、q、r）的开环传递函数。和单反调谐器接口，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”打开电厂输入端的所有反馈回路Gpqr=getIOTransfer（ST0，“da；de；dr”,“pqr”,“da；de；dr”）;波德(Gpqr (1, 1), Gpqr (2, 2), Gpqr(3、3),{1 e 1, 1 e3}),网格传奇(“da p”,“从德到q”,“杜博士”)

这个波德图表明，对角线项表现为大于5 rad/s的积分器(直到符号)。这就证明了只使用比例控制是合理的。与基线设计一致，将p、q、r回路的目标带宽分别设置为30、22.5和37.5 rad/s。每个(alpha,beta)值的增益Kp, Kq, Kr很容易从这些频率上的厂频响应中获得，相位图表明Kp应该是正的(负反馈)，Kq, Kr应该是负的(正反馈)。

计算每个条件的Kp,Kq,Kr。生成的数组%有尺寸[1 18 5]Kp=1./abs（evalfr（Gpqr（1,1,30i））；Kq=-1./abs（evalfr（Gpqr（2,2,22.5i））；Kr=-1./abs（evalfr（Gpqr（3,3,37.5i））；bode（Gpqr（1,1）*Kp，Gpqr（2,2）*Kq，Gpqr（3,3）*Kr，{1e-1,1e3}），网格图例(“da p”,“从德到q”,“杜博士”)

为了完成内环设计，将这些增益值推送到Simulink模型中相应的查找表中，并刷新万博1manbetx单反调谐器对象。

MWS=获取参数(“csthl20_control”,“模型工作区”)；MWS.assignin(“金伯利进程”，挤压（Kp））MWS(“Kq”，挤压（Kq））MWS(“Kr”挤压(Kr))刷新(ST0)

接下来，您需要调整控制横滚、迎角和侧滑角的外环(HL-20自动驾驶仪SISO设计中的姿态控制)演示如何调整经典SISO体系结构和第4部分(HL-20自动驾驶仪的姿态控制- MIMO设计)研究MIMO体系结构的好处。