本文關鍵詞：強氣流干擾下客機的魯棒容錯飛行控制

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【摘要】：隨著現(xiàn)代航空業(yè)的發(fā)展,民用客機作為快速便捷的載人運輸工具,安全、高效、環(huán)保、舒適是其追求的首要目標。民用客機在巡航飛行過程中常常遇到強氣流干擾甚至同時伴隨某種故障的發(fā)生,一方面使得客機容易疲勞損壞,降低使用壽命;另一方面影響乘客的乘坐品質,增加飛行員的操縱負擔。因此具有魯棒容錯能力的飛行控制系統(tǒng)對于客機的飛行安全和性能起著至關重要的作用。本文主要針對民用客機研究強氣流干擾和執(zhí)行機構故障下的魯棒容錯飛行控制方法,論文主要研究內容如下:首先,以民用客機為研究對象,給出了客機的剛體運動非線性數(shù)學模型。為了研究方便,根據(jù)小擾動方法得到了線性化的客機運動模型。選取大氣紊流作為強氣流干擾進行建模,進而建立了客機—紊流綜合模型。然后,將強氣流干擾視為未知干擾的一種,研究未知干擾下客機的魯棒飛行控制。針對縱向通道,設計了基于增廣狀態(tài)觀測器的輸出反饋控制器,將未知干擾增廣到狀態(tài)向量中,控制器利用增廣狀態(tài)觀測器的輸出來抵消外部干擾與不確定性對系統(tǒng)的影響。針對側向通道,設計了基于擴張狀態(tài)觀測器的自抗擾控制器,利用擴張狀態(tài)觀測器對系統(tǒng)的總擾動進行實時估計并給予相應的補償。仿真結果驗證了所設計的控制器可以有效的抑制未知干擾,具有良好的魯棒性。其次,針對民用客機受到大氣紊流干擾,將紊流和舵機動態(tài)系統(tǒng)增廣到客機的橫側向運動當中,采用內環(huán)LQG/LTR方法求解卡爾曼濾波器的穩(wěn)態(tài)增益和最優(yōu)反饋控制器,并結合外環(huán)PID控制器以滿足系統(tǒng)動態(tài)性能指標。仿真結果表明所設計的控制器能保證系統(tǒng)輸出精確跟蹤參考輸入,具有良好的控制效果,能夠使客機在大氣紊流中平穩(wěn)飛行。接著,考慮存在強氣流干擾和執(zhí)行器失效故障的客機橫側向不確定系統(tǒng),采用了一種更一般、更實際的連續(xù)故障模型,基于李雅普諾夫方法設計了魯棒容錯跟蹤控制器,使得閉環(huán)系統(tǒng)在執(zhí)行器出現(xiàn)失效故障時能保持穩(wěn)定,仿真結果驗證了所設計的控制器可以抑制模型不確定性和強氣流干擾所帶來的影響。最后,考慮存在強氣流干擾和執(zhí)行器失效、卡死故障的客機橫側向不確定系統(tǒng),將基于偽逆的控制分配方法和自適應魯棒控制器相結合,通過求解線性矩陣不等式得到魯棒容錯跟蹤控制器,利用李雅普諾夫方法證明了閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。仿真結果表明所設計的控制器能有效的補償執(zhí)行器失效、卡死故障帶來的不利影響,保證系統(tǒng)的動態(tài)性能指標。
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V249.1

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 熊和金;劉靜怡;陳躍鵬;;強干擾環(huán)境下船舶動力定位自抗擾控制系統(tǒng)仿真研究[J];武漢理工大學學報;2015年03期

2 李壽平;歐陽彥美;;美國通用航空產業(yè)發(fā)展的法治經驗及對中國啟示[J];時代法學;2015年01期

3 李一波;陳超;張曉林;;改進LQR技術的飛翼式無人機控制算法研究[J];控制工程;2014年05期

4 汪節(jié);吳文海;鐘文玲;翟海明;;LQG/LTR在飛機高度保持/控制模態(tài)中的應用[J];四川兵工學報;2014年08期

5 李陽;劉沛清;郭昊;賴鑫;;六自由度飛行實時仿真和功率譜法比較[J];民用飛機設計與研究;2014年02期

6 莊緒巖;徐亞軍;;民機電傳操縱系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J];科技創(chuàng)新導報;2014年05期

7 周小超;陸熊;;非相似余度飛控計算機設計及可靠性分析[J];計算機與現(xiàn)代化;2013年05期

8 鄭翌;王新民;楊森;謝蓉;;基于LQG/LTR控制的大型客機飛/推綜合控制研究[J];科學技術與工程;2013年04期

9 楊俊;;飛機著陸進近穿越風切變的軌跡響應[J];中國民航飛行學院學報;2013年01期

10 胡號;姚波;;一類連續(xù)區(qū)間系統(tǒng)的魯棒圓盤極點配置[J];計算技術與自動化;2011年02期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 李繼廣;魯棒特征結構配置飛控設計及其在無人機抗側風著陸中的應用[D];南昌航空大學;2014年

2 陳創(chuàng);主動控制技術在大型民用飛機上的應用研究[D];上海交通大學;2013年

3 徐巧林;無人直升機魯棒及自適應容錯控制技術研究[D];南京理工大學;2012年

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本文編號：1156140