刘松源，吴 伟，靳秋硕，朱元希

（南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室，南京210016）

直升机作为一种高阶并且具有强耦合特性的旋翼飞行器，其操稳特性对控制律的设计有很强的依赖性，对控制系统的性能提出了十分复杂的要求，这就导致了直升机飞行控制律设计难度大，控制效果不理想等问题。20 世纪60 年代以来，随着现代控制理论的飞速发展，针对直升机设计的自适应控制、鲁棒控制等先进控制方法的研究有了长足进展，在理论研究上取得了很大的突破［1-2］，但受到实际计算能力限制以及理论本身的复杂性，现代控制理论目前还较难应用于真实直升机。

最优控制理论中的线性二次型调节器（Linear quadratic regulator，LQR）经过多年发展，已经可以通过求解状态反馈矩阵对控制系统的参数配置作出有效指导，经其设计的闭环系统可根据调整权矩阵Q、R 改变系统的动态响应，并且经该方法计算得到的控制参数具有相当的工程指导价值。目前国内外对基于最优控制理论的直升机控制律设计方法还处于发展阶段，有学者对加权矩阵参数对实际响应的影响进行分析后提出了有指导意义的参数调整策略，但该调整方法仍然局限于单一飞行器，且并没有解决过于依赖经验的问题［3］。基于各种优化算法改进的LQR 控制器设计方法也已经有了很多相关成果，但基本上对象都为低阶并且解耦的简单系统，如倒立摆以及模拟电路开关的控制问题，这类模型的共同点是输入向量和状态量均较少，且耦合问题不严重，因此其反馈结构也更为简单。……