一種飛行器突變過程的應急穩定控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于飛行器控制器設計方法，具體涉及一種飛行器模型突變過程的應急穩 定控制方法。
【背景技術】
[0002] 飛行控制是保障飛機穩定，提高自主飛行安全能力的必要手段。現代各種先進控 制技術的引入已大大改善飛行器常規條件下的穩定性，但各種突發事故和極端情況下的飛 行控制還存在許多問題，是各航空技術強國關注的焦點。控制設備失效、火力打擊和鳥撞損 傷等突發性問題所帶來的模型參數突變，會驟然改變飛機操控特性，打破原有動力學平衡， 誘發失穩甚至機毀人亡，常規控制律設計沒有考慮相應的應急控制措施，這將對實際飛行 安全造成很大影響。
[0003] 目前對突變現象的控制主要有兩類方法：
[0004] 一是基于突變理論的突變控制方法，即將突變理論引入到被控系統的分析與控制 中，使之與控制理論相結合，即突變控制理論，其發展與突變理論密切相關，但是目前與突 變理論的結合，以及突變理論方法在控制理論中的應用還處于探索階段；
[0005] 二是基于現代自動控制理論的方法，如切換控制、最優控制、變結構控制和魯棒控 制等，但實際工程中被控飛行器系統模型突變過程的隨機性，控制器的轉換往往不能在時 間上精確同步，以至于控制器切換過程會發生超前或滯后，即造成控制器和被控對象的不 匹配，從而引起飛行狀態的劇烈變化，甚至機毀人亡。
【發明內容】
[0006] 要解決的技術問題
[0007] 為了克服現有控制器設計方法不能有效保證切換過程與突變過程同步的不足，本 發明提出了一種飛行器突變過程的應急穩定控制方法，該方法通過控制器匹配情況下閉環 系統控制律求解，并引入控制器超前或滯后情況閉環對象穩定性約束，保證控制器超前或 滯后情況下閉環系統的應急穩定，從而避免了控制器與飛行器被控模型不匹配所導致的飛 行不穩定和不安全。
[0008] 技術方案
[0009] 一種飛行器突變過程的應急穩定控制方法，其特征在于步驟如下：
[0010] 步驟1 :在給定高度、馬赫數條件下通過風洞或飛行試驗得到突變前和突變后的 系統矩陣AjpA2、突變前和突變后的控制矩陣&和B2，系統線性化狀態方程為：
【主權項】
1. 一種飛行器突變過程的應急穩定控制方法，其特征在于步驟如下： 步驟1 :在給定高度、馬赫數條件下通過風洞或飛行試驗得到突變前和突變后的系統 矩陣AdP A 2、突變前和突變后的控制矩陣&和B 2，系統線性化狀態方程為：
其中，x(t)為飛行器飛行狀態變量，&和A2分別為突變前和突變后系統矩陣，B JP B 2 分別為突變前和突變后控制矩陣，U1U)和u2 (t)為待求解的突變前和突變后控制器； 步驟2 :設定突變前和突變后控制器表達式為： U1 (t) = V1-K1X (t) U2 (t) = V2-K2X (t) 其中，Vl、V2為駕駛員指令輸入，K i、1(2為常數反饋增益矩陣； 所述的Kn K2求解過程如下： 基于線性二次最優理論建立約束方程： PA+A11P1-P1B 1Rr1B1P^Q1= O P2A2+A2TP2_P2 B2R2 $2?]+?= 〇 其中Qp Rp Q2、R2分別為可以調節的狀態和輸入向量加權矩陣；P JP P 2為待求解的未 知正定對稱矩陣； 則突變前反饋增益矩陣翠1A7K，突變后反饋增益矩陣; 由控制器U1 (t)和U2 (t)切換超前和滯后所構成閉環系統
應滿足閉環系統特征值在復平面左側，即系統穩定： Re[eig(A1-B1IV1B2tP 2)] < O Re[eig(A2-B2R1I1tP 1)] < O 其中，eig〇)表示矩陣的特征值，Re〇)表示復數的實部，由此求得滿足上述約束的待 求正定對稱矩陣PJP P 2，計算A ; 將計算得到的I、K2代入突變前和突變后控制器，將代入后的控制器作為飛行器突變 過程的應急穩定控制。
【專利摘要】本發明涉及一種飛行器突變過程的應急穩定控制方法，通過控制器匹配情況下閉環系統控制律求解，并引入控制器超前或滯后情況閉環對象穩定性約束，保證控制器超前或滯后情況下閉環系統的應急穩定，從而避免了控制器與飛行器被控模型不匹配所導致的飛行不穩定和不安全。
【IPC分類】G05B13-04
【公開號】CN104765274
【申請號】CN201510212767
【發明人】陳杰, 張惠媛, 馬存寶, 宋東, 和麟, 張天偉
【申請人】西北工業大學
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年4月29日