飛機(jī)飛行的多維泰勒網(wǎng)優(yōu)化控制研究與仿真.pdf

1、飛機(jī)是二十世紀(jì)最重大的發(fā)明之一，其中軍用飛機(jī)更是現(xiàn)代化戰(zhàn)場(chǎng)上不可缺少的裝備。戰(zhàn)斗機(jī)是軍用飛機(jī)中的主力軍種，因此各國(guó)都將戰(zhàn)斗機(jī)的發(fā)展擺在了至關(guān)重要的地位。為了實(shí)現(xiàn)飛機(jī)飛行的精準(zhǔn)控制和操縱，必須具有高品質(zhì)的飛行控制系統(tǒng)，這是現(xiàn)代飛機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，也是現(xiàn)代高性能飛機(jī)實(shí)現(xiàn)安全飛行和完成復(fù)雜飛行任務(wù)的重要保證。飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型具有強(qiáng)耦合、非線性的特點(diǎn)，同時(shí)機(jī)理復(fù)雜。本文采用了新提出的多維泰勒網(wǎng)優(yōu)化控制算法來設(shè)計(jì)控制器，同時(shí)采用了滑

2、模變結(jié)構(gòu)控制和PID控制設(shè)計(jì)控制器，這里重點(diǎn)介紹滑模變結(jié)構(gòu)控制，并且使用MATLAB進(jìn)行仿真并比較。
　　本文根據(jù)飛機(jī)的物理模型建立了飛機(jī)理想條件下非線性、全耦合的六自由度運(yùn)動(dòng)方程組，考慮到飛機(jī)實(shí)際飛行當(dāng)中的情況，仿真中加入了限幅舵機(jī)和陀螺儀等結(jié)構(gòu)。
　　首先選取滑模變結(jié)構(gòu)控制作為第一種控制方法，這里采用趨近律滑模的方式來分通道設(shè)計(jì)控制器?？v向通道包含俯仰角和高度控制，橫側(cè)向通道包含滾轉(zhuǎn)控制和偏航控制。對(duì)內(nèi)環(huán)俯仰角和滾轉(zhuǎn)角采

3、用趨近律滑模來設(shè)計(jì)滑?？刂破?，保證系統(tǒng)魯棒性，同時(shí)結(jié)合外環(huán)PID算法進(jìn)行高度跟蹤和航向控制來完成整個(gè)飛行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。橫側(cè)向控制包含了水平轉(zhuǎn)彎和協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)彎兩種控制方式。
　　然后采用新提出的多維泰勒網(wǎng)優(yōu)化控制作為第二種控制方法。先介紹了多維泰勒網(wǎng)優(yōu)化控制的理論以及應(yīng)用，之后介紹了用極小值原理求取最優(yōu)控制信號(hào)的自學(xué)習(xí)算法。分通道設(shè)計(jì)控制器，內(nèi)環(huán)控制器采用多維泰勒網(wǎng)優(yōu)化控制，外環(huán)采用PID算法控制高度和偏航。使用了共軛梯度法優(yōu)化多維泰

4、勒網(wǎng)參數(shù)，進(jìn)行分通道的實(shí)驗(yàn)仿真。
　　將分通道設(shè)計(jì)好的控制器組合，進(jìn)行了飛機(jī)平飛的全通道仿真，并將兩種控制算法的控制效果進(jìn)行比較。引入了風(fēng)干擾模型，并將風(fēng)干擾模型加入到飛機(jī)的數(shù)學(xué)模型中，再比較兩種控制方法的控制效果。使用MATLAB自帶的GUI進(jìn)行飛行控制系統(tǒng)仿真平臺(tái)的設(shè)計(jì)。在同等條件下，仿真結(jié)果表明多維泰勒網(wǎng)優(yōu)化控制具有很好的控制效果。相比滑模變結(jié)構(gòu)控制和PID控制，采用多維泰勒網(wǎng)優(yōu)化控制作為控制器的飛機(jī)平飛具有更好的機(jī)動(dòng)性和抗