● 摘要
飞行器飞行航迹将直接影响飞行器飞行任务及飞行安全，因此需要设计一种控制策略优化飞行控制指令，实现航迹跟踪，提高飞行器飞行性能，保证飞行安全。本文基于预测控制理论，以飞行器线化模型为预测模型，提出模型预测控制策略，应用QDMC控制算法计算带有约束问题的飞行器航迹问题,控制飞行器跟踪飞行轨迹。首先通过对二维水平面期望航迹的跟踪仿真，实现提前转弯，减小滚转控制变化率，提高飞行平稳性，得出飞行最优跟踪航迹,验证得出模型预测控制对二维航迹跟踪的适用性。接下来将模型预测控制扩展到三维航迹跟踪，采用simulink动态结构仿真，得出三维航迹跟踪的最优控制策略。最后通过增添稳定性控制策略，抑制了控制输入和状态输出量的振荡效果，使飞行器在航迹跟踪中具有较高的稳定性和鲁棒性。
由于在飞行器飞行过程中会遇到各种各样的不可测扰动，如模型失配、白噪声影响、地形及风场的扰动等，这会对飞行器的飞行航迹造成较大影响，同时给飞行器带来损害和安全隐患。因此本文在模型预测控制的基础上设计了扰动抑制的控制策略，通过建立对不可测扰动的在线识别观测器，通过使用ARMA模型识别不可测扰动序列，然后将扰动识别序列项计入到模型预测控制策略中，形成带有扰动抑制的模型预测控制。通过对加入白噪声模型的飞行航迹跟踪情况进行仿真，从结果可以看出，扰动抑制模型有效地抑制了白噪声对航迹带来的偏差及对控制量、状态输出量带来的影响，加入扰动抑制策略后，飞行航迹更加贴合原始飞行期望航迹，飞行航迹误差显著降低，控制量的振荡效果及状态输出明显收敛，符合实际飞行要求，提高了飞行器的飞行品质和飞行安全。