一种飞行器突变过程的应急稳定控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于飞行器控制器设计方法，具体涉及一种飞行器模型突变过程的应急稳 定控制方法。
【背景技术】
[0002] 飞行控制是保障飞机稳定，提高自主飞行安全能力的必要手段。现代各种先进控 制技术的引入已大大改善飞行器常规条件下的稳定性，但各种突发事故和极端情况下的飞 行控制还存在许多问题，是各航空技术强国关注的焦点。控制设备失效、火力打击和鸟撞损 伤等突发性问题所带来的模型参数突变，会骤然改变飞机操控特性，打破原有动力学平衡， 诱发失稳甚至机毁人亡，常规控制律设计没有考虑相应的应急控制措施，这将对实际飞行 安全造成很大影响。
[0003] 目前对突变现象的控制主要有两类方法：
[0004] 一是基于突变理论的突变控制方法，即将突变理论引入到被控系统的分析与控制 中，使之与控制理论相结合，即突变控制理论，其发展与突变理论密切相关，但是目前与突 变理论的结合，以及突变理论方法在控制理论中的应用还处于探索阶段；
[0005] 二是基于现代自动控制理论的方法，如切换控制、最优控制、变结构控制和鲁棒控 制等，但实际工程中被控飞行器系统模型突变过程的随机性，控制器的转换往往不能在时 间上精确同步，以至于控制器切换过程会发生超前或滞后，即造成控制器和被控对象的不 匹配，从而引起飞行状态的剧烈变化，甚至机毁人亡。
【发明内容】
[0006] 要解决的技术问题
[0007] 为了克服现有控制器设计方法不能有效保证切换过程与突变过程同步的不足，本 发明提出了一种飞行器突变过程的应急稳定控制方法，该方法通过控制器匹配情况下闭环 系统控制律求解，并引入控制器超前或滞后情况闭环对象稳定性约束，保证控制器超前或 滞后情况下闭环系统的应急稳定，从而避免了控制器与飞行器被控模型不匹配所导致的飞 行不稳定和不安全。
[0008] 技术方案
[0009] 一种飞行器突变过程的应急稳定控制方法，其特征在于步骤如下：
[0010] 步骤1 :在给定高度、马赫数条件下通过风洞或飞行试验得到突变前和突变后的 系统矩阵AjpA2、突变前和突变后的控制矩阵&和B2，系统线性化状态方程为：
【主权项】
1. 一种飞行器突变过程的应急稳定控制方法，其特征在于步骤如下： 步骤1 :在给定高度、马赫数条件下通过风洞或飞行试验得到突变前和突变后的系统 矩阵AdP A 2、突变前和突变后的控制矩阵&和B 2，系统线性化状态方程为：
其中，x(t)为飞行器飞行状态变量，&和A2分别为突变前和突变后系统矩阵，B JP B 2 分别为突变前和突变后控制矩阵，U1U)和u2 (t)为待求解的突变前和突变后控制器； 步骤2 :设定突变前和突变后控制器表达式为： U1 (t) = V1-K1X (t) U2 (t) = V2-K2X (t) 其中，Vl、V2为驾驶员指令输入，K i、1(2为常数反馈增益矩阵； 所述的Kn K2求解过程如下： 基于线性二次最优理论建立约束方程： PA+A11P1-P1B 1Rr1B1P^Q1= O P2A2+A2TP2_P2 B2R2 $2?]+?= 〇 其中Qp Rp Q2、R2分别为可以调节的状态和输入向量加权矩阵；P JP P 2为待求解的未 知正定对称矩阵； 则突变前反馈增益矩阵翠1A7K，突变后反馈增益矩阵; 由控制器U1 (t)和U2 (t)切换超前和滞后所构成闭环系统
应满足闭环系统特征值在复平面左侧，即系统稳定： Re[eig(A1-B1IV1B2tP 2)] < O Re[eig(A2-B2R1I1tP 1)] < O 其中，eig〇)表示矩阵的特征值，Re〇)表示复数的实部，由此求得满足上述约束的待 求正定对称矩阵PJP P 2，计算A ; 将计算得到的I、K2代入突变前和突变后控制器，将代入后的控制器作为飞行器突变 过程的应急稳定控制。
【专利摘要】本发明涉及一种飞行器突变过程的应急稳定控制方法，通过控制器匹配情况下闭环系统控制律求解，并引入控制器超前或滞后情况闭环对象稳定性约束，保证控制器超前或滞后情况下闭环系统的应急稳定，从而避免了控制器与飞行器被控模型不匹配所导致的飞行不稳定和不安全。
【IPC分类】G05B13-04
【公开号】CN104765274
【申请号】CN201510212767
【发明人】陈杰, 张惠媛, 马存宝, 宋东, 和麟, 张天伟
【申请人】西北工业大学
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年4月29日