HL-20自动驾驶仪的角速率控制
这是关于HL-20飞行器飞行控制系统的设计和调整示例系列的第2部分。这部分涉及闭合内环，控制身体的角速度。
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”控制器使用经典的级联环架构，其中有三个内部仅p环来控制角速率p,q,r，以及三个外部PI环来控制角位置phi,alpha,beta。6个比例增益和3个积分增益都被安排为和的函数。“基线”变体包含在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“Classical”变体来介绍调优过程。活动变量由工作区变量CTYPE控制。将其值设置为2以激活控制器的“classic”变体。
%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只分析主动的变异信号set_param (“csthl20_control”，“SimulationCommand”，“更新”）;
注意，该变体混合使用查找表和MATLAB函数块来调度自动驾驶仪增益。
设置控制器调优
在本系列的第1部分(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(G7)CS大小(七国集团)
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。t = 0;要求连续时间线性化
这里的兴趣点包括角度和速率需求，相应的响应，以及挠度da,de,dr。
美联社= {“博士da;德;”“HL20机身/ pqr”“Alpha_deg”“Beta_deg”“Phi_deg”“控制器/古典/要求”%角要求“p_demand”“q_demand”“r_demand”};ST0.addPoint(美联社)
由于我们已经获得了作为(alpha,beta)函数的“HL20 Airframe”和“Controls Selector”模块的线性化模型，所以对整个模型“csthl20_control”进行线性化的最简单方法是用一组线性模型替换每个非线性组件。这被称为“块替代”，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 =结构(“名字”，“csthl20_control / HL20机体”，“价值”,七国集团(G7));%将"Controls Selector"替换为CSBlockSub2 =结构(“名字”，'csthl20_control/Flight Control System/Controls Selector'，“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 =结构(“名字”，“csthl20_control /致动器”，“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
从控制角速度p q r的三个内环开始。为了有方向，绘制从偏转(da,de,dr)到角速度(p,q,r)的开环传递函数。与slTuner接口，您可以查询模型的任何感兴趣的传递函数。
%注:第二个'da;de;dr'打开工厂输入的所有反馈回路Gpqr = getIOTransfer (ST0,“博士da;德;”，“评定”，“博士da;德;”）;波德(Gpqr (1, 1), Gpqr (2, 2), Gpqr(3、3),{1 e 1, 1 e3}),网格传奇(“da p”，“德问”，的r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 p”，“德问”，的r博士）
为了完成内部循环的设计，将这些增益值推到Simulink模型中相应的查找表中，并刷新金宝appslTuner对象。
多工作站系统= get_param (“csthl20_control”，“ModelWorkspace”）;MWS.assignin (“金伯利进程”挤压(Kp)) MWS.assignin (“Kq”挤压(Kq)) MWS.assignin (“Kr”挤压(Kr))刷新(ST0)
接下来你需要调整控制滚转，攻角和侧滑角的外环。本系列的第3部分(HL-20自动驾驶仪的姿态控制- SISO设计)展示了如何调优经典的SISO体系结构，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。
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