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题目:自修复重构飞行控制律设计方法研究及其小型无人机试验验证

关键词:自适应控制,模型参考自适应,容错飞行控制,非对称损伤,无人机

  摘要


飞控系统的高安全性是实现飞行安全的必要条件。飞机出现故障、战损时,飞行控制系统如果能够按照故障或损伤情况迅速改变控制规律,则可能实现对飞机安全的保证,甚至能够继续执行任务。这对于保证军机的高出勤率具有重大意义,对民机的安全性也是巨大的提升。未来的飞行器应具有较强的容错能力,容错飞行控制理论已经成为世界各国航空界的主要研究课题之一。
本文的主要对传统的模型参考自适应控制的方法应用于自修复控制律设计,并针对特定的损伤给予算法改良,增加了干扰补偿项因子,以适应于更加广泛的故障模式,特别是配平点发生偏离的构型变化故障。在模型参考自适应方法中,本文对于参考模型给出了两种确定方法。第一个是从常规控制的设计结果,将控制器和被控系统进行等效降阶;第二个是直接从“飞行品质”概念出发,给定具有良好静态特性的参考模型。本文还提出了一种基于原有基准控制器和新的自适应控制器叠加组成的自修复飞行控制器的结构。该结构较大程度上保留了原有飞行控制系统,自适应控制器进行辅助精确控制和故障控制,此结构对工程的可用性提供了较好参考。
本文在以上理论工作的基础上,对纵向和横向的控制器进行了设计。并针对舵面松浮故障、卡死故障、传感器漂移故障、非对称损伤故障等模式进行了仿真验证,效果良好。对舵面的卡死故障和机翼的非对称损伤故障除进行仿真,还进行了飞行验证,飞行验证与仿真试验结果一致。