王玲玲 毋飞龙

（1.海军航空大学岸防兵学院 烟台 264000）（2.91213部队 烟台 264000）

1 引言

通过由一个或多个水平旋翼提供升力和推进力进行飞行的飞行器，可以满足多种灵活的飞行方式，如低空飞行、垂直起降、空中悬停等，这使其已经在军事和民用中得到越来越广泛的运用［1～3］。而且其被控对象较为复杂，具有通道耦合、多变量、非线性等特点。因此对它的研究具有重要的应用价值和理论意义。

本文所阐述的飞行器是由处于同向的两个水平旋翼与另一侧的平衡块构成的对飞行状态进行模拟的一种仿真飞行器，如图1所示。该系统可以围绕水平轴的支点模拟俯仰运动，围绕横侧轴的中点模拟横侧运动，通过横侧角的偏转使系统围绕水平轴支点模拟滚转运动，以实现飞行器三个通道的飞行姿态模拟。

图1 三自由度直升机系统示意图

目前，对该对象的研究多用来解决对飞行姿态的控制算法研究［4～10］，而本文则是考虑飞行器在飞行中，不可避免会受到外界干扰以及测量误差的影响，因此先就姿态控制给PID控制器设计，而后针对抑制干扰设计一种基于PID姿态控制的干扰观测器系统。

2 系统模型

由图1，根据系统的特点可以将其分为三个轴（自由度）来分别建模，如图2所示，得到的模型如下。

其中，ε、p分别为俯仰轴、横侧轴角度，γ为旋转轴角速度；Je、Jp、Jt分别为俯仰轴、横侧轴、旋转轴转动惯量；Kc为螺旋桨电机的升力常数；l1和l2分别为螺旋桨到俯仰轴支点的距离和支点到平衡块的距离，lp为螺旋桨到横测轴支点的距离，如图2所示。……