過驅(qū)動(dòng)飛行器輸出跟蹤控制分配算法研究.pdf

1、在軍用和民用航空領(lǐng)域,由于對(duì)系統(tǒng)安全性和可靠性等方面的需求越來越高,現(xiàn)代飛行器都采用了多操縱面的布局方式。對(duì)于這類飛行器,多個(gè)操縱面的布局特點(diǎn)導(dǎo)致飛行控制系統(tǒng)具有過驅(qū)動(dòng)的特性。為此,在飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段,除了設(shè)計(jì)多模態(tài)控制律外,往往也需要設(shè)計(jì)一個(gè)控制指令分配器,以將設(shè)計(jì)的總控制指令分配給各個(gè)操縱面。
　　針對(duì)過驅(qū)動(dòng)飛行器的控制律設(shè)計(jì)和控制分配問題,本文的研究工作主要是:針對(duì)含有不確定性因素的過驅(qū)動(dòng)非線性飛行控制模型(包括最小相位

2、的控制模型和非最小相位的控制模型),設(shè)計(jì)并仿真驗(yàn)證一種新的控制分配算法。對(duì)于非最小相位的控制模型,設(shè)計(jì)的控制律和分配算法不僅可以保證系統(tǒng)輸出對(duì)參考信號(hào)的有效跟蹤,同時(shí)考慮了操縱面作動(dòng)器的指令約束,并實(shí)現(xiàn)了對(duì)內(nèi)部動(dòng)態(tài)的鎮(zhèn)定。具體來說,本文的研究工作主要包括以下內(nèi)容:
　　首先,對(duì)飛行器建立非線性六自由度運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,分析其相位以及過驅(qū)動(dòng)特性;引入控制分配的一些基本概念理論,如有限時(shí)間收斂,非線性最優(yōu)化等,為后文控制分配思想的推導(dǎo)證明奠

3、定理論基礎(chǔ)。
　　其次,引入反饋線性化方法,設(shè)計(jì)了可用于最小相位系統(tǒng)的控制分配算法,以實(shí)例搭建控制器,驗(yàn)證算法的輸出跟蹤效果。
　　然后,運(yùn)用穩(wěn)態(tài)逆技術(shù)和對(duì)數(shù)障礙函數(shù),針對(duì)非最小相位系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制分配算法,基于動(dòng)態(tài)更新的思想設(shè)計(jì)控制器,并從輸入約束、內(nèi)部動(dòng)態(tài)等方面仿真驗(yàn)證算法。
　　最后,基于通用飛行仿真平臺(tái),建立CTOL飛行器在縱向?qū)ΨQ平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)方程,運(yùn)用動(dòng)態(tài)更新控制分配算法,設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制器,并進(jìn)行仿真驗(yàn)證,測(cè)試控