李中健[1]2000年在《大包线飞行控制系统鲁棒设计研究》文中研究表明本论文对大包线飞行控制系统的控制律设计方法进行研究，主要进行各种鲁棒控制设计方法的理论与应用研究。论文重点对鲁棒H_∞控制理论、结构奇异值综合理论、线性变参数系统自增益调度控制理论进行研究，并将这些理论应用于大包线飞行控制律的设计。主要工作有以下两大方面： 一、针对大包线飞机对象的特点，研究了鲁棒控制中对象不确定性的描述问题和飞行包线区域划分方法及各个区域内标称设计对象的选取方法。 1、分析了造成鲁棒控制器设计结果保守的一个重要原因，即在控制器设计时对飞机对象的不确定性范围定得过大，限制了系统性能指标的提高。在利用二次稳定性的概念设计H_∞控制器时，讨论了几种参数摄动系统的表示形式，提出了一种保守性较小的对象不确定性表示方法，此方法应用于H_∞控制器的设计使得系统在提高鲁棒稳定性的同时，性能指标也保持得很好。 2、进一步分析了工作1并没有完全克服对象不确定性描述的保守性问题，指出用线性分式变换描述不确定对象是一种最普遍的描述方法。重点研究了对于大包线飞机对象在结构奇异值综合设计中如何表示为一种参数不确定性的方法，提出了基于时域和基于频域的两种参数不确定性的表示方法，这两种大包线对象的表示方法应用于控制器的设计中可大大减少控制器设计的保守性。 3、研究了采用鲁棒控制方法进行大包线飞行控制系统设计时飞行包线的区域划分的方法及各个区域内标称设计对象的选取方法。本论文提出的飞行包线的区域划分克服了传统的飞行包线规则划分方法忽视了物理对象实际特性的缺点，并且开发了一个飞行包线自动划分的软件。并且提出了一种有利于同时保证控制系统鲁棒性和性能指标的标称对象选取方法。 二、在对大包线飞机对象的描述的基础上，分别采用鲁棒H_∞控制、结构奇异值综合设计和线性变参数系统自增益调度控制方法，设计了大包线飞行控制律。 1、应用H_∞控制理论进行大包线飞行控制系统的设计。研究了参数摄动系统的H_∞稳定控制器的设计，并应用此方法进行了大包线纵向增稳系统设计。对于大范围模型参数变化的对象，研究了鲁棒H_∞混合灵敏度设计方法，并进行了大包线俯仰角控制系统设计。 西北工业大学博士学位论文一 2、研究了结构奇异值理论在大包线飞行控制系统设计中的应用，在基于时域和基于频域的两种参数不确定性的表示方法的基础上，采用结构奇异值综合方法设计了大包线飞机侧向控制系统。 3、研究了线性变参数系统的自增益调度控制器设计，讨论了目前采用的各种自增益调度方法及其优缺点，解决了这些理论应用于实际系统中的如何满足一些限制条件约束的问题。最后采用单一Lypunov函数方法设计了飞机俯仰角速率的自增益调度控制器并进行了仿真。
张登峰, 高金源[2]2008年在《多操纵面飞机大包线控制律设计》文中研究指明针对多操纵面布局飞机,提出一种基于Kriging建模技术和鲁棒自增益调参控制器设计技术的大包线飞行控制系统设计方法。通过采用力矩控制形式,使调参控制器的输出为三轴所需力矩系数,从而便于采用力矩控制分配技术来发挥冗余操纵面的潜力,并提高系统鲁棒性;在设计使系统性能指标最优的控制律时,通过建立控制系统性能参数的Kriging近似模型,避免了多次进行耗时的控制器设计,提高了设计效率。
李中健, 安锦文[3]2001年在《全包线飞行控制系统设计方法研究》文中提出介绍了当前全包线飞行控制系统设计的几种主要方法 ,分析了这些方法存在的问题。研究了线性变参数系统 ( LPV)的自增益调度控制器设计 ,说明了其中两种重要的设计方法 LFT (线性分式变换 )法和 Lyapunov函数法。应用 Lyapunov函数法设计了大包线范围飞机的俯仰角速率自增益调度控制系统 ,进行了变参数仿真 ,仿真结果说明了方法的有效性。
付风玉[4]2010年在《矩阵与一类飞行器控制设计》文中指出高空长航时无人机作为近些年新出现的一种无人机,在战略侦察和高空大气探测方面有其特殊的用途,己经受到了广泛的关注。飞翼式高空长航时无人机具有高升阻比、低可探测性等优势的同时,还具有装载特性好等诸多独特的技术优势,使其成为航空工业研究的焦点。但其特殊的布局形式也造成了其固有的一些缺陷,且其飞行包线非常宽广,使其成为一个更加复杂的控制对象。为了设计良好的飞行控制系统以提高飞翼布局无人机的飞行品质,飞行控制律的设计尤为关键。目前,现有的大包线飞行鲁棒控制系统设计的方法有多种,但都存在各种缺陷,尤其是在多目标综合优化方面没有较成熟的理论根据。本文中我们提出了将以矩阵代数理论为基础的控制系统设计的鲁棒参数化方法应用于飞翼无人机的控制系统设计,阐述了该方法相对于传统方法的独特优越性,并对参数化设计方法在多目标综合优化设计方面的理论给出了一点改进,进一步完善了该方法。为了验证所提方法的有效性,本文利用该方法及改进后的性能优化指标针对某型飞翼无人机进行了鲁棒控制器设计。首先,建立了某型飞翼式飞行器的非线性运动方程,利用非线性微分方程的小偏差线性化原理对运动方程进行了线性化,推导了其状态空间表达形式的数学描述并进行了开环品质分析;然后,针对该模型,根据飞翼无人机的飞行品质和控制性能规范要求,我们应用所提的参数化方法对其控制系统进行了初步设计,得到了三个特征状态下的状态反馈控制律;并进行了数值仿真,仿真结果表明,利用所提方法设计的控制律能够使闭环系统达到期望的飞行品质,并具有较好的动态响应特性和较强的稳定鲁棒性。
孙逊, 章卫国, 张金红, 杨婷婷[5]2008年在《一种改进的自适应模糊滑模大包线飞行控制方法》文中进行了进一步梳理提出了一种改进的自适应模糊滑模大包线飞行控制方法。该方法以经模拟退火粒子群算法优化的小波神经网络实现非线性模型的逆,能够更加细致地逼近非线性模型,并针对自适应控制的鲁棒性与瞬态性能差的缺点,将滑模控制与自适应控制相结合共同补偿逆误差,提高了自适应控制的鲁棒性与瞬态性。仿真结果表明:所设计的自适应模糊滑模大包线飞行控制器具有优良的控制性能。
孟中杰, 闫杰[6]2011年在《乘波体高超声速飞行器大包线鲁棒控制技术》文中研究说明乘波体高超声速飞行器的机体/动力耦合及大包线飞行特点导致其控制系统设计困难。基于大量气动数据,采用拟合的方法建立数学模型,并进行小扰动线性化,将机体/动力耦合、大包线飞行等转化为模型参数的大范围摄动。基于LQR和H∞理论设计双回路控制系统,内回路用于抑制模型参数的大范围摄动,外回路用于满足系统的性能要求。仿真结果表明:控制系统能够很好地跟踪速度/高度指令,跟踪速度快,精度高,系统计算量小,满足工程应用需求。
张增辉, 杨凌宇, 申功璋[7]2012年在《高超声速飞行器大包线切换LPV控制方法》文中研究表明高超声速飞行器飞行包线和参数变化范围大,气动参数存在较强不确定性,要求控制器能够适应大的飞行包线并具有较好的鲁棒性。针对上述问题,提出一种基于间隙度量的大包线滞后切换线性变参数(LPV)控制方法。依照时变参数将设计包线划分为若干子区域,将多胞理论和间隙度量引入控制器求解,提出了基于最优间隙度量的LPV控制方法,并利用此方法独立设计各子区域的LPV控制器,以改善控制器控制性能和鲁棒性能;利用基于重叠区域的滞后切换策略实现大包线内各子区域控制器的切换,以抑制切换面附近控制器的切换抖动,并证明了切换闭环系统的稳定性;最后以某型高超声速飞行器为对象设计了大包线滞后切换LPV控制器。仿真结果表明该方法可实现控制指令的精确跟踪,提高设计包线内LPV控制器的控制性能和鲁棒性能,并能保证切换系统的稳定性。
罗建军, 常江, 王章磊, 闵昌万, 黄兴李[8]2014年在《一种再入飞行器鲁棒控制器软切换方法》文中研究表明为研究再入飞行器大包线鲁棒控制系统设计,提出了一种再入飞行器鲁棒控制器软切换方法。首先,采用μ综合鲁棒控制方法设计了再入飞行器大包线姿态控制系统;然后考虑到多模型鲁棒控制中飞行包线上不同工作区对应控制器的切换问题,提出了一种结合软化环节的基于实时姿态信息赋值的鲁棒控制器软切换方法;最后进行了再入飞行器偏航/滚转通道μ综合鲁棒控制器切换仿真,仿真结果验证了所提出的再入飞行器鲁棒控制器切换方法的有效性。
熊治国, 孙秀霞, 胡孟权[9]2005年在《自抗扰控制器在大包线飞行控制中的应用》文中指出提出了利用自抗扰控制器在大包线范围内设计飞行控制器的新方法。以飞机俯仰运动控制为例,根据自抗扰控制器可以动态补偿系统模型扰动和外扰的特点,在俯仰回路中引入自抗扰控制器,用一组控制器参数实现了大包线范围内俯仰角变量的控制。直接针对飞机的非线性模型设计的自抗扰控制器在很大的包线范围内不需要改变控制器的结构和参数,简化了设计过程。大包线范围内的仿真结果表明,系统具有良好的动态和稳态性能,控制器具有很强的鲁棒性。
李中健, 仲维昆, 杜娟[10]2010年在《飞行器大包线鲁棒飞行控制律设计》文中研究表明对于飞行器随环境改变而参数变化范围较大的问题,研究采用鲁棒控制方法进行控制律设计。重点研究被控对象不确定的建模问题。将飞行器参数变化视为飞行器对象的不确定性,分别给出了时域和频域两种不确定性的建模方法。采用时域状态空间模型不确定性的线性分式变换描述方法,对某飞行器进行了大包线范围的μ综合鲁棒控制律设计。设计仿真结果表明,控制系统不但具有鲁棒稳定性,而且具有鲁棒性能。
参考文献：
[1]. 大包线飞行控制系统鲁棒设计研究[D]. 李中健. 西北工业大学. 2000
[2]. 多操纵面飞机大包线控制律设计[J]. 张登峰, 高金源. 飞行力学. 2008
[3]. 全包线飞行控制系统设计方法研究[J]. 李中健, 安锦文. 飞行力学. 2001
[4]. 矩阵与一类飞行器控制设计[D]. 付风玉. 哈尔滨工业大学. 2010
[5]. 一种改进的自适应模糊滑模大包线飞行控制方法[J]. 孙逊, 章卫国, 张金红, 杨婷婷. 系统仿真学报. 2008
[6]. 乘波体高超声速飞行器大包线鲁棒控制技术[J]. 孟中杰, 闫杰. 飞行力学. 2011
[7]. 高超声速飞行器大包线切换LPV控制方法[J]. 张增辉, 杨凌宇, 申功璋. 航空学报. 2012
[8]. 一种再入飞行器鲁棒控制器软切换方法[J]. 罗建军, 常江, 王章磊, 闵昌万, 黄兴李. 飞行力学. 2014
[9]. 自抗扰控制器在大包线飞行控制中的应用[C]. 熊治国, 孙秀霞, 胡孟权. 第二十四届中国控制会议论文集（下册）. 2005
[10]. 飞行器大包线鲁棒飞行控制律设计[J]. 李中健, 仲维昆, 杜娟. 弹箭与制导学报. 2010
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