發(fā)布時(shí)間：2017-12-08 06:09

  本文關(guān)鍵詞：帶有約束的飛控系統(tǒng)的容錯(cuò)保性能控制

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【摘要】：近年來航空航天事業(yè)的快速發(fā)展,使得飛行器的功能要求由單一向多功能轉(zhuǎn)變,飛行器本身也變得愈發(fā)復(fù)雜。而對(duì)于飛控系統(tǒng)安全性要求的進(jìn)一步提高,則促進(jìn)了飛行容錯(cuò)控制理論的進(jìn)步與發(fā)展。如何將更先進(jìn)的容錯(cuò)控制理論與方法應(yīng)用于飛控系統(tǒng)有著極其重要的研究意義。四旋翼飛行器是一種典型無人飛行機(jī),相較于固定翼飛行器,四旋翼飛行器具有更復(fù)雜的氣動(dòng)特性和更特殊的飛行狀態(tài),因此需要更穩(wěn)健的容錯(cuò)控制方法來保證飛行品質(zhì)和飛行安全。此外,實(shí)際應(yīng)用中四旋翼飛行器經(jīng)常會(huì)受到自身限制、運(yùn)行環(huán)境等多種條件的約束,因而在故障發(fā)生前后,系統(tǒng)要求維持的性能往往也是不同的,這就需要在飛控系統(tǒng)的容錯(cuò)控制問題中考慮到系統(tǒng)所受到的約束條件和性能指標(biāo),在保證系統(tǒng)容錯(cuò)控制穩(wěn)定性的同時(shí),滿足系統(tǒng)的約束條件,同時(shí)實(shí)現(xiàn)性能指標(biāo)要求。滑�？刂剖且环N常用且有效的非線性系統(tǒng)魯棒控制技術(shù)。本文首先針對(duì)帶有執(zhí)行器故障和外界擾動(dòng)的飛控系統(tǒng),提出了一種基于滑�？刂频目馆斎爰s束容錯(cuò)保性能控制方法�？紤]控制輸入存在約束的情況,設(shè)計(jì)了一種切換滑模面,進(jìn)而結(jié)合飛控系統(tǒng)的實(shí)際控制需求,提出了兩種不同的性能指標(biāo),通過求解非線性不等式方程,分別得到了不同性能指標(biāo)條件下滑模面的最佳參數(shù)及相應(yīng)滑模控制律,將該方法應(yīng)用于帶有輸入約束的四旋翼飛行器仿真平臺(tái),實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了該方法具有良好的控制效果。在此基礎(chǔ)上,考慮飛控系統(tǒng)存在狀態(tài)量約束的情況,分別為速度約束和加速度約束,通過求解非線性不等式方程,得出在不同約束條件下的滑模面最佳參數(shù)及相應(yīng)滑模控制律。四旋翼飛行器仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明該方法在系統(tǒng)受到狀態(tài)量約束和執(zhí)行器故障情況下,能夠獲得滿意的容錯(cuò)控制性能�？紤]到容錯(cuò)控制工程應(yīng)用的簡(jiǎn)便性,針對(duì)帶有執(zhí)行器乘性故障和輸入約束的非線性飛控系統(tǒng),提出了一種更易于工程實(shí)現(xiàn)的基于靜態(tài)輸出反饋的主動(dòng)容錯(cuò)保性能控制方法。根據(jù)Lyapunov穩(wěn)定性理論和線性矩陣不等式(LMI)方法,分析并得到相應(yīng)的輸出反饋容錯(cuò)最優(yōu)控制律,保證了閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,提高了系統(tǒng)的抗輸入約束能力和動(dòng)態(tài)性能。四旋翼飛行器仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了該方法的有效性和可行性。最后,考慮了算法測(cè)試的靈活性和便捷性,在Qball-X4四旋翼飛行器半物理仿真平臺(tái)上,采用Matlab編程,設(shè)計(jì)并開發(fā)了一套飛行器容錯(cuò)保性能控制仿真系統(tǒng),便于測(cè)試不同容錯(cuò)保性能算法的實(shí)際運(yùn)行效果。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V249.1

【參考文獻(xiàn)】

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1 楊薈a，

本文編號(hào)：1265310