本文選題：垂直起降飛機 + 非最小相位��； 參考：《南京航空航天大學》2015年碩士論文

【摘要】：最后,針對每個模態(tài)都存在執(zhí)行器故障的垂直起降飛機切換系統(tǒng)模型,設計三個具有級聯結構的擴張故障診斷觀測器系統(tǒng)分別估計每個模態(tài)的未知故障信息,利用最優(yōu)控制技術和積分滑模控制技術設計每個模態(tài)的容錯控制器來使得每個故障模態(tài)閉環(huán)穩(wěn)定,基于共同李雅普諾夫函數和輸入狀態(tài)穩(wěn)定性(Input To State Stability,ISS)理論分析了切換系統(tǒng)的閉環(huán)穩(wěn)定性并給出了一個可行的狀態(tài)依賴切換律用來進行數值仿真。仿真結果表明所設計故障估計算法和容錯控制算法的有效性。本文以推力矢量式垂直起降(Vertical Take-off and Landing,VTOL)飛機為對象,進行常規(guī)軌跡跟蹤控制和容錯跟蹤控制的研究。利用切換系統(tǒng)理論對垂直起降飛機的多模態(tài)飛行過程進行動力學建模,利用反饋線性化和系統(tǒng)解耦技術對垂直起降飛機的無故障和故障兩種飛行狀況提出切換控制算法,并在Matlab軟件平臺上進行數字仿真,表明所提控制方法的有效性。首先,介紹本課題的研究背景、目的及意義,系統(tǒng)地闡述了故障、容錯控制(Fault Tolerant Control,FTC)及切換系統(tǒng)的相關概念,總結了垂直起降飛機的研究現狀,最后給出本文的主要工作內容。然后,分析了垂直起降飛機的多模態(tài)飛行特點,建立了每個模態(tài)在縱向二維平面內的動力學模型,然后給出了整個飛行過程的非線性切換系統(tǒng)模型并給出了執(zhí)行器故障的模型,為后面的控制設計和仿真提供了數學模型基礎。之后,基于垂直起降飛機的切換系統(tǒng)模型,先分別針對每個模態(tài)進行相應的模型變換、系統(tǒng)解耦和常規(guī)跟蹤控制器設計,然后基于共同李雅普諾夫函數(Common Lyapunov Function,CLF)理論,分析了整個切換跟蹤誤差系統(tǒng)的閉環(huán)穩(wěn)定性,仿真結果表明所設計的控制算法能夠有效地實現軌跡跟蹤控制目標。
[Abstract]:Finally, three extended fault diagnosis observer systems with cascaded structure are designed to estimate the unknown fault information of each mode. The fault-tolerant controller of each mode is designed by using the optimal control technique and the integral sliding mode control technique to make the closed-loop stability of each fault mode stable. Based on the common Lyapunov function and input to State stability theory, the closed-loop stability of switched systems is analyzed and a feasible state-dependent switching law is presented for numerical simulation. Simulation results show the effectiveness of the proposed fault estimation algorithm and fault-tolerant control algorithm. In this paper, the conventional trajectory tracking control and fault-tolerant tracking control are studied for the thrust vector vertical Take-off and landing VTOL aircraft. The multi-modal flight process of vertical take-off and landing aircraft is modeled by the theory of switching system, and a switching control algorithm is proposed by using feedback linearization and system decoupling technology for both fault-free and malfunction flight conditions of vertical take-off and landing aircraft. Digital simulation on Matlab software platform shows the effectiveness of the proposed control method. Firstly, the research background, purpose and significance of this subject are introduced. The concepts of fault, fault tolerant control fault Tolerant control (FTCs) and switching system are systematically described, and the research status of vertical takeoff and landing aircraft is summarized. Finally, the main work of this paper is given. Then, the multi-modal flight characteristics of the vertical take-off and landing aircraft are analyzed, and the dynamic model of each mode in the longitudinal two-dimensional plane is established. Then, the nonlinear switching system model of the whole flight process and the actuator fault model are given. The mathematical model is provided for the control design and simulation. Then, based on the switching system model of vertical take-off and landing aircraft, the corresponding model transformation is carried out for each mode, the decoupling and conventional tracking controller are designed, and then based on the common Lyapunov function (CLF) theory, the system decoupling and conventional tracking controller are designed. The closed-loop stability of the switching tracking error system is analyzed. The simulation results show that the proposed control algorithm can effectively achieve the trajectory tracking control target.
【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】：2015
【分類號】：V249.1

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本文編號：1873718