自主式飛行控制關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、本文主要研究了自主式飛行控制系統(tǒng)設計中飛行器的自動控制和飛行器的路徑規(guī)劃問題。針對現(xiàn)代飛機的靜不穩(wěn)特性，首先基于國軍標的要求運用線性控制理論和智能控制理論的方法設計了增穩(wěn)控制系統(tǒng)作為飛行器控制的內(nèi)回路，然后運用智能控制理論對跟蹤回路進行了魯棒控制器設計。同時為了實現(xiàn)初級的自主控制，考慮到飛行器的特點，設計了路徑規(guī)劃控制系統(tǒng)，使系統(tǒng)具有一定的程度的自主能力。綜合智能控制、魯棒控制和優(yōu)化理論及自主控制的要求，對飛行器自主控制進行了深入的研究

2、。 本文的主要工作包括以下幾個方面： 1.研究了自主控制的發(fā)展、背景和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，分析、比較了國內(nèi)外幾種常用的自主控制結(jié)構(gòu)，并歸納了各自的特點。隨著現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，飛機設計人員可以設計增穩(wěn)回路來改變飛行器的自然特性。針對現(xiàn)代飛行器靜不穩(wěn)定性的特點，提出適合于研究目標的自主控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括增穩(wěn)控制系統(tǒng)、跟蹤控制系統(tǒng)、路徑規(guī)劃系統(tǒng)等。并研究了飛行器六自由度非線性模型的建模問題。 2.在多變量控制系統(tǒng)理論中，

3、特征結(jié)構(gòu)配置理論是近年來的研究熱點，但是其對參數(shù)變化魯棒性差。把特征結(jié)構(gòu)配置理論和多目標優(yōu)化理論結(jié)合起來，進而引入線性矩陣不等式理論，結(jié)合起來研究了基于LMI的多目標特征結(jié)構(gòu)配置理論。并將之用于飛機增穩(wěn)控制系統(tǒng)的設計中，使飛機自然特性滿足國軍標要求的動態(tài)性能和穩(wěn)定性要求的同時，又能使某些模態(tài)之間解耦并滿足系統(tǒng)參數(shù)變化魯棒性的要求。利用特征結(jié)構(gòu)配置中的自由度設計來滿足系統(tǒng)抗參數(shù)擾動等性能，研究發(fā)現(xiàn)問題的求解可歸結(jié)為LMI問題用內(nèi)點法來求解

4、，避免了求解Sylvester方程。 3.研究設計了基于神經(jīng)網(wǎng)絡控制的飛機智能飛行控制系統(tǒng)，包括增穩(wěn)回路的設計和跟蹤回路的設計。增穩(wěn)回路的設計把多目標特征結(jié)構(gòu)配置理論和神經(jīng)網(wǎng)絡理論相結(jié)合，設計了智能、魯棒的跟蹤回路；跟蹤回路的設計研究了動態(tài)逆控制和神經(jīng)網(wǎng)絡控制，這里用神經(jīng)網(wǎng)絡來近似系統(tǒng)線性模型的雅克比矩陣，進而用逆控制器來設計跟蹤回路。由于神經(jīng)網(wǎng)絡提供的是一個參數(shù)連續(xù)更新的系統(tǒng)模型，避免了逆誤差的存在，同時三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡控制

5、器以其對連續(xù)非線性函數(shù)的任意逼近性，避免了傳統(tǒng)增益調(diào)參理論控制器參數(shù)切換帶來的系統(tǒng)不穩(wěn)定性。 4.把B-樣條理論和進化算法結(jié)合起來，用進化算法直接優(yōu)化樣條函數(shù)的控制點，進而形成B-樣條飛行路徑，既保證了路徑的可飛性，又保證了規(guī)劃過程的快速性和實時性。研究了遺傳算法及其改進——進化算法，并將其應用于飛行器路徑規(guī)劃中。鑒于飛行器路徑規(guī)劃的特性，考慮到最小飛機轉(zhuǎn)彎半徑，和飛行速度的限制等要求，著重研究了性能指標函數(shù)的選取；考慮到B-