● 摘要
现代大型民用客机需要具备全天候工作的能力，尤其对于端点着陆阶段，要求其具备在强风条件下安全自动着陆的能力发展，即在6级-7级条件下，飞机应该也能支持低决断高度或无决断高度的自动着陆。这个趋势对自动着陆飞行控制系统性能提出了更高的要求。本文以工程化应用为背景，考虑多种复杂环境干扰条件及模型不确定因素，针对6级到7级的强风干扰下，设计能够支持低决断高度，即满足CAT II着陆指标要求的自动着陆飞行控制系统，对提高大型飞机安全着陆具有重要的现实意义。
文章分为以下几个方面：
1、建立了B747-100非线性六自由度飞机模型以及仿真环境。将着陆过程划分了多个状态点进行配平与小扰动线性化；根据军工标准建立了包括离散风、风切变以及微下击暴流等的着陆环境模型，并通过仿真分析了大气扰动对大型民机的影响。
2、考虑飞机着陆过程中对风扰动的抗干扰需求，提出了一种基于ADRC/LQR的控制方法。该方法在ADRC方法的基础上，利用LQR控制器取代原有PID控制模块，简化了原方法的调参过程，改善了ADRC方法的动态性能；在此基础上，给出稳定性分析，并通过仿真对比了新方法的效果。
3、针对大型飞机抗风着陆问题进行了自动着陆控制系统的设计。对于民用飞机的着陆标准进行了分析；在设计大型飞机自动着陆控制律时，针对内环的控制品质以及抗干扰的控制要求，釆用了ADRC/LQR控制方法进行飞机的姿态控制；结合轨迹精确跟踪性能的要求，外环采用了在传统着陆方法基础上，增加了滚转对于偏航的辅助模块，辅助完成偏航指令。
4、通过与基于LQR设计方法的对比仿真和对新系统的Monte-Carlo仿真，验证本文基于ADRC/LQR方法的自动着陆系统。仿真结果表明本文设计的系统提高了自动着陆控制系统对于强风干扰下的控制特性，较好地解决了抗干扰与精度的要求的矛盾，实现着陆航迹的快速、精确跟踪。蒙特卡洛仿真结果表明，在6级-7级风况下并且考虑10%的模型不确定因素影响下，本文所设计的自动着陆控制器均能保证飞机安全、平稳着陆，满足CAT II指标要求，从而验证了本文所设计的自动着陆系统能够满足自动着陆适航标准。