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飞行/推进综合控制的自抗扰控制器设计

弹箭与制导学报 2010年第2期30卷 7-9,14页

作者：王健何麟书北京航空航天大学宇航学院北京100191

为解决飞行/推进综合控制的多变量耦合控制问题,提出了采用自抗扰控制技术的方法。分别对速度控制回路和高度控制回路进行自抗扰控制器设计,将回路间的耦合作为扰动进行估计并抑制。速度控制回路使用二阶线性扩张状态观测器。高度控制... 详细信息

为解决飞行/推进综合控制的多变量耦合控制问题,提出了采用自抗扰控制技术的方法。分别对速度控制回路和高度控制回路进行自抗扰控制器设计,将回路间的耦合作为扰动进行估计并抑制。速度控制回路使用二阶线性扩张状态观测器。高度控制回路采用俯仰角和高度内外回路控制,分别使用三阶线性扩张状态观测器。采用带宽来确定状态观测器的参数。仿真结果表明设计的控制器消除了高度和速度通道之间的耦合,具有一定的抗噪声干扰能力。

关键词：飞行/推进综合控制自抗扰控制冲压发动机超声速解耦

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飞行/推进综合控制系统优化设计方法研究

飞行/推进综合控制系统优化设计方法研究

作者：黄盈南昌航空大学

学位级别：硕士

飞行/推进综合控制是未来飞行器控制发展的趋势。本文以遗传算法为优化工具，研究了飞行/推进综合控制系统的集中控制和分散控制两种控制结构的控制器优化设计问题。集中控制将飞机和推进系统看作一个整体并设计一个全局控制器。它能够... 详细信息

飞行/推进综合控制是未来飞行器控制发展的趋势。本文以遗传算法为优化工具，研究了飞行/推进综合控制系统的集中控制和分散控制两种控制结构的控制器优化设计问题。集中控制将飞机和推进系统看作一个整体并设计一个全局控制器。它能够代表系统最优的性能，但存在控制器复杂、工程应用困难等问题。分散控制分别设计飞机和发动机控制器，降低了控制器复杂程度，但存在二者之间如何配合才能使性能最优的问题。为了同时满足性能要求和易于工程应用，本文将集中与分散两种控制方法结合起来设计综合控制系统。首先，研究了飞行/推进综合系统集中控制器的优化设计问题。提出了采用遗传算法优化设计飞行/推进综合系统集中控制器的方法，该方法通过采用遗传算法搜索最优加权矩阵参数，获得了满足美军固定翼飞机水平1要求的H∞控制器。所获得的飞行/推进综合控制系统的性能指标将作为分散控制系统设计的性能参考。采用遗传算法保证了集中控制系统获得最优性能，并提高了控制器的设计效率。其次，研究了飞行/推进综合系统分散控制器的优化设计问题。为了方便处理发动机对飞机的耦合作用，采用递阶分散的控制结构，提出一种分散控制器的优化设计方法。在递阶分散控制结构中，分析选取了最为简单有效的接口变量，简化了接口变量跟踪控制器的复杂程度;分析了影响系统性能的关键因素，推导得到了以频率加权矩阵为设计参数的分散控制的性能表达式，将分散控制器设计转化为优化问题，采用遗传算法求解得到最优分散控制器，达到了与集中H∞控制系统相同的性能指标。该优化设计方法有效地避免了设计过程的反复迭代。最后，讨论了飞行/推进集中控制系统和分散控制系统的稳定鲁棒性问题。考虑模型的不确定性，分别采用小增益定理方法、奇异值方法和结构奇异值方法对集中控制系统的稳定鲁棒性进行分析和评估。通过比较可以看出，结构奇异值方法更具有非保守性，能够反映实际系统的鲁棒性。通过系统仿真和结构奇异值方法分析表明，所提出的优化设计方法可以使分散控制系统达到集中控制的性能和鲁棒性。

关键词：飞行/推进综合控制优化遗传算法集中控制分散控制稳定鲁棒性

飞行/推进综合系统集中控制技术及其分离方法研究

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飞行/推进综合系统集中控制技术及其分离方法研究

作者：李彦双南京航空航天大学

学位级别：硕士

飞行/推进综合控制是未来先进飞机和发动机控制的发展趋势。本文主要开展了飞行/推进综合系统集中控制技术及其分离方法的研究。本文首先研究了建立飞机/推进综合系统状态空间模型的拟合法,拟合法所求取的状态空间模型具有很高的精度,... 详细信息

飞行/推进综合控制是未来先进飞机和发动机控制的发展趋势。本文主要开展了飞行/推进综合系统集中控制技术及其分离方法的研究。本文首先研究了建立飞机/推进综合系统状态空间模型的拟合法,拟合法所求取的状态空间模型具有很高的精度,为下一步控制系统设计奠定了基础。接着采用ALQR方法设计了基于矢量推力的飞行控制系统,验证了采用矢量推力控制飞机飞行的可行性。然后研究了飞行/推进综合系统集中控制技术,分别采用混合灵敏度H方法和ALQR方法设计了飞行/推进综合系统集中控制器,非线性仿真结果表明均取得了很好的效果。集中控制器的优点是由于考虑了子系统耦合而性能最优,缺点是控制器阶次较高,难以在现有的控制结构上实现,且无法在目前的科研生产管理体制下进行管理。于是本文最后开展了飞行/推进综合系统控制器分离方法的研究,这里“分离”是指,求取几个具有特定交联结构的低阶子控制器来近似原高阶集中控制器,同时保证分离子控制器的闭环性能和集中控制器的闭环性能尽可能一致,这样通过分离,使得集中控制器的闭环性能基本得到保持,而分离子控制器阶次较低也非常便于实现,同时允许独立的子系统控制校验。本文研究了两种控制器分离方法,一种是解析的,另一种是优化的,优化方法以解析的分离子控制器为初始解,求取一组最优的分离子控制器,使其闭环性能更接近于集中控制器的闭环性能。

关键词：飞行/推进综合控制状态空间模型拟合法矢量推力 ALQR方法混合灵敏度H∞方法集中控制器控制器分离

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基于模型的矢量喷管控制系统设计

航空发动机 2017年第4期43卷 23-29页

作者：王建锋臧军姜殿文蒋毅中国航发控制系统研究所江苏无锡214063

为实现矢量喷管控制系统正向研发"V"字模型,使用基于模型的设计方法开展矢量喷管控制系统的设计和验证。建立了包含矢量喷管液压机械单元、矢量喷管控制器及矢量偏转运动的矢量喷管控制系统模型,与发动机模型、飞机模型集成用于矢量喷... 详细信息

为实现矢量喷管控制系统正向研发"V"字模型,使用基于模型的设计方法开展矢量喷管控制系统的设计和验证。建立了包含矢量喷管液压机械单元、矢量喷管控制器及矢量偏转运动的矢量喷管控制系统模型,与发动机模型、飞机模型集成用于矢量喷管控制系统的系统综合设计。使用模型自动测试技术开展数字仿真试验,利用自动代码生成技术和实时仿真技术实现控制软件快速开发和系统半物理试验,试验结果表明了矢量喷管控制系统设计的正确性、高效性。

关键词：矢量喷管控制系统飞行/推进综合控制基于模型的设计模型自动测试:自动代码生成实时仿真

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无人机综合飞行／推力矢量控制

航空学报 2008年第B05期29卷 150-156页

作者：王文娟马洪忠刘长林北京机电工程研究所北京100074

以某无人机为背景,主要研究大机动时带推力矢量的综合飞行/推进控制系统的设计方法。应用非线性动态逆方法,根据无人机本身具有明显不同时间尺度差异的动力学特性,结合奇异摄动理论将控制变量按照响应快慢分为4个回路进行了控制器的设... 详细信息

以某无人机为背景,主要研究大机动时带推力矢量的综合飞行/推进控制系统的设计方法。应用非线性动态逆方法,根据无人机本身具有明显不同时间尺度差异的动力学特性,结合奇异摄动理论将控制变量按照响应快慢分为4个回路进行了控制器的设计与仿真;设计推力矢量控制和气动控制相结合的控制器,实现飞行和推力矢量的控制综合;将无人机的任务转化为对飞行控制的限制条件,对所设计的控制系统进行了数字仿真,结果表明所设计的控制器能够满足飞机做大机动时的控制要求。

关键词：无人机非线性动态逆推力矢量飞行/推进综合控制

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先进短距起飞垂直着陆飞机的建模与仿真研究

系统仿真学报 2003年第6期15卷 760-764页

作者：王健王飞跃王家廞郭锁凤中国科学院自动化研究所智能控制与系统工程中心北京100080 清华大学智能技术与系统国家重点实验室北京100084 南京航空航天大学自动化学院南京210016

先进短距起飞垂直着陆(ASTOVL)飞行/推进综合控制技术的实现,需要进行大量的理论研究和仿真计算,以确定最优控制律。通过用全量非线性方程来描述的该类依靠气动舵面和推力矢量融合控制技术的飞机运动状态,建立了六自由度的飞机动力学数... 详细信息

先进短距起飞垂直着陆(ASTOVL)飞行/推进综合控制技术的实现,需要进行大量的理论研究和仿真计算,以确定最优控制律。通过用全量非线性方程来描述的该类依靠气动舵面和推力矢量融合控制技术的飞机运动状态,建立了六自由度的飞机动力学数学模型。由于没有对刚体飞机数学模型和气动数据进行线性化处理,因而所建模型不仅能较全面地反映STOVL飞机的实际运行特性,而且具有较强的通用性。最后,以某型号STOVL飞机为背景,在MATLAB5.2/Simulink环境下研究和开发了飞行数字仿真器,介绍了仿真软件的设计思想和程序架构,并通过数字仿真验证了该仿真器的正确性。

关键词：先进短距起飞垂直着陆飞行/推进综合控制六自由度数学模型飞行仿真

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飞行器管理系统需求

飞机设计 2011年第1期31卷 71-76页

作者：张勇沈阳飞机设计研究所辽宁沈阳110035

飞行器管理系统(VMS)将飞行、推进控制与相关的公管系统综合。飞行器管理系统的概念为性能改善带来了巨大的好处,同时对可靠性、维修性和保障性有重大改善。未来高性能的飞机将具有多操纵面/效应器以保证机动性,利用飞行/推进综合控制... 详细信息

飞行器管理系统(VMS)将飞行、推进控制与相关的公管系统综合。飞行器管理系统的概念为性能改善带来了巨大的好处,同时对可靠性、维修性和保障性有重大改善。未来高性能的飞机将具有多操纵面/效应器以保证机动性,利用飞行/推进综合控制实现性能收益。随着更多系统的参与,综合设计的难度会增加。为确保VMS的实际应用,需要明确其计算和结构需求。

关键词：飞行器管理系统飞行/推进综合控制公管系统