Regulering af Quad-rotor helikopter - VBN - Aalborg Universitet

KAPITEL 13 - Vinkelregulator
V
a,h
M (s)
h
Va,v
M (s)
v
R (s)
h
R (s)
v
+ −
B(s) θ out
Figur 13.1: Blokdiagram over sammenkobling af modellerne, hvor B(s) er
bodymodel, M(s) motormodel og R(s) rotormodel.
Det ses af Figur 13.1, at der skal designes en regulator, som giver to outputs i form af spændingsre-
ferencerne Va,v og Va,h. Det vælges, at implementere regulatoren som vist på Figur 13.2, hvor ωref
angiver middelhastigheden for de to rotorer. Denne implementering vælges, da systemet jævnfør
krav 3 i funktionelle krav 2 skal holde det samlede løft Fz(t) konstant. På baggrund af den i Afsnit
6.3.1 opstillede model for Fz(s) og rotormodellen kan hastighedsreferencen ωref bestemmes for det
ønskede løft.
θ ref
+ −
θ e
D(s)
+ +
−
+
M (s)
h
ωref
M (s)
v
R (s)
h
R (s)
v
Figur 13.2: Blokdiagram over vinkelreguleringen.
+
− B(s) θx
Ud fra blokdiagrammet på Figur 13.2 opskrives åbensløjfe overføringsfunktionen for systemet:
θx(S)
θe(s) = [(D(s) + ωref ) · Mh(s) · Rh(s) − (ωref − D(s) ) · Mv(s) · Rv(s)] · B(s) (13.1)
Hvis det antages, at de to motorers og rotorers sammenkoblinger har den samme respons dvs.
Mh(s) = Mv(s) = M(s) og Rh(s) = Rv(s) = R(s) går ωref ud i Formel 13.1, og denne
kan reduceres til:
θx(s)
= 2 · D(s) · M(s) · R(s) · B(s) (13.2)
θe(s)
Regulatoren skal designes på baggrund af Formel 13.2, så helikopteren får den ønskede respons.
68