HL-20自动驾驶仪中的角速率控制
这是用于HL-20车辆飞行控制系统的设计和调整的示例系列的第2部分。这部分涉及关闭控制身体角速率的内部环路。
控制架构
使用其飞行控制系统打开HL-20模型。
Open_System（'csthl20_control'）
这款6-DOF模型适用于NASA HL-20升降机身机身（航空航天块集）。该模型配置为模拟着陆站点的最终方法。“指导系统”生成滑坡轨迹和相应的辊，攻角（alpha）和侧滑角（β）命令。“飞行控制系统”是任务调整控制表面以跟踪这些命令。“飞行控制系统”内的“控制器”块是具有不同自动驾驶单元配置的变体子系统。
“基线”和“古典”控制器使用具有三个内部P-ock循环的经典级联环路架构来控制角速率P，Q，R和三个外部PI环路，以控制角度位置PHI，alpha，β。六种比例增益和三个积分增益全部安排为alpha和beta的函数。“基线”变量包含基线设计NASA HL-20升降机身机身（航空航天块集）。本系列的第2和第3部分使用“古典”变体穿过调谐过程。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“古典”变体。
％选择控制器的“古典”变体ctype = 2;％呼叫模型更新以确保在线化期间仅分析主动变量信号set_param（'csthl20_control'那'simulationcommand'那'更新'）;
请注意，此变体使用查找表和MATLAB功能块的混合来安排自动驾驶仪增益。
控制器调整设置
本系列的第1部分（HL-20机身的修剪和线性化），我们获得了“HL20机身”和“控制选择器”块的线性化模型，用于40种不同的飞机取向（40对（α，β）值对）。加载这些线性化模型阵列。
加载csthl20_trimdata.G7.CS尺寸（g7）
8x5状态空间模型数组。每个模型都有34个输出，9个输入和7个状态。
尺寸（cs）
8x5状态空间模型数组。每个模型有6个输出，5个输入和0个状态。
这SLTUNER.接口是获取适用于控制系统设计和分析的“CSTHL20_CONTROL”的线性化模型的便捷方式。通过此接口，您可以指定模型中的信号和感兴趣点，并指定要调整的块。
st0 = sltuner（'csthl20_control'）;st0.ts = 0;％要求连续时间线性化
这里的兴趣点包括角度和速率要求，相应的反应和偏转DA，de，DR。
AP = {'da; de; dr''HL20机身/ PQR''alpha_deg''beta_deg''phi_deg''控制器/古典/需求'％角度需求'p_demand''q_demand''r_demand'};ST0.Adpoint（AP）
由于我们已经获得了“HL20机身”和“控制选择器”块的线性化模型作为（alpha，beta），最简单的方式来线性化整个型号“CSTHL20_CONTROL”是通过一系列线性替换每个非线性组件楷模。这被称为“块替换”，通常是在多种操作条件下线心化复杂模型的最有效方法。
％通过8×5线性化模型G7取代“HL20机身”块。blocksub1 = struct（'名称'那'CSTHL20_CONTROL / HL20 AIRFRAME'那'价值'，G7）;％通过CS替换“控制选择器”blocksub2 = struct（'名称'那'CSTHL20_CONTROL /飞行控制系统/控制选择器'那'价值'，CS）;％通过直接馈通更换“执行器”（忽略饱和和二阶执行器动态）blocksub3 = struct（'名称'那'CSTHL20_CONTROL /执行器'那'价值'，眼睛（6））;st0.blocksubstitutions = [blocksub1;blocksub2;blocksub3];
您现在已准备好进行控制设计部分。
关闭内圈
从控制角速率P，Q，R的三个内部环开始。要导向，请将开环传输功能从偏转（da，de，dr）绘制到角速率（p，q，r）。与之SLTUNER.接口，您可以查询型号的型号以获取任何感兴趣的传递函数。
％注意：第二个'da; de; des'在植物输入上打开所有反馈循环gpqr = getiotransfer（st0，'da; de; dr'那'pqr'那'da; de; dr'）;BODE（GPQR（1,1），GPQR（2,2），GPQR（3,3），{1E-1,1E3}），网格传奇（'da到p'那'de to q'那'去r'）
该BODE PLOT表明对角线条款表现为超过5 rad / s之外的集成商（达到标志）。这可以使用仅比例控制来证明。与基线设计一致，将P，Q，R循环的目标带宽分别设置为30,22.5和37.5 rad / s。每个（α，β）值的收益Kp，Kq，kr易于从这些频率的植物频率响应获得，并且相位图表明KP应该是正（负反馈）和KQ，KR应该是负的（正面反馈）。
％计算kp，kq，kr为每个（alpha，beta）条件。结果阵列％有大小[1 1 8 5]kp = 1./abs(evalfr（gpqr (1,1),30i）））;kq = -1./abs（日见列难（GPQR（2,2））））;kr = -1./abs（日见列（公（GPQR）））;BODE（GPQR（1,1）* KP，GPQR（2,2）* KQ，GPQR（3,3）* KR，{1E-1,1E3}），网格图例（'da到p'那'de to q'那'去r'）
要结束内圈设计，请将这些增益值推到Simulink模型中的相应查找表并刷新金宝appSLTUNER.目的。
mws = get_param（'csthl20_control'那'modelworkspace'）;mws.assignin（'kp'，挤压（kp））mws.assignin（'kq'，挤压（kq））mws.assignin（'kr'，挤压（kr））刷新（st0）
接下来，您需要调整控制卷，攻角和侧滑角的外环。本系列的第3部分（HL-20 AutoPilot中的态度控制 - Siso设计）显示如何调整经典SISO架构和第4部分（HL-20 AutoPilot - MIMO设计中的态度控制 - MIMO设计）调查MIMO架构的好处。
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