飛機飛行的多維泰勒網優(yōu)化控制研究與仿真.pdf

1、飛機是二十世紀最重大的發(fā)明之一，其中軍用飛機更是現代化戰(zhàn)場上不可缺少的裝備。戰(zhàn)斗機是軍用飛機中的主力軍種，因此各國都將戰(zhàn)斗機的發(fā)展擺在了至關重要的地位。為了實現飛機飛行的精準控制和操縱，必須具有高品質的飛行控制系統(tǒng)，這是現代飛機設計技術中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，也是現代高性能飛機實現安全飛行和完成復雜飛行任務的重要保證。飛機的運動學模型具有強耦合、非線性的特點，同時機理復雜。本文采用了新提出的多維泰勒網優(yōu)化控制算法來設計控制器，同時采用了滑

2、模變結構控制和PID控制設計控制器，這里重點介紹滑模變結構控制，并且使用MATLAB進行仿真并比較。
　　本文根據飛機的物理模型建立了飛機理想條件下非線性、全耦合的六自由度運動方程組，考慮到飛機實際飛行當中的情況，仿真中加入了限幅舵機和陀螺儀等結構。
　　首先選取滑模變結構控制作為第一種控制方法，這里采用趨近律滑模的方式來分通道設計控制器?？v向通道包含俯仰角和高度控制，橫側向通道包含滾轉控制和偏航控制。對內環(huán)俯仰角和滾轉角采

3、用趨近律滑模來設計滑?？刂破?，保證系統(tǒng)魯棒性，同時結合外環(huán)PID算法進行高度跟蹤和航向控制來完成整個飛行控制系統(tǒng)的設計。橫側向控制包含了水平轉彎和協(xié)調轉彎兩種控制方式。
　　然后采用新提出的多維泰勒網優(yōu)化控制作為第二種控制方法。先介紹了多維泰勒網優(yōu)化控制的理論以及應用，之后介紹了用極小值原理求取最優(yōu)控制信號的自學習算法。分通道設計控制器，內環(huán)控制器采用多維泰勒網優(yōu)化控制，外環(huán)采用PID算法控制高度和偏航。使用了共軛梯度法優(yōu)化多維泰

4、勒網參數，進行分通道的實驗仿真。
　　將分通道設計好的控制器組合，進行了飛機平飛的全通道仿真，并將兩種控制算法的控制效果進行比較。引入了風干擾模型，并將風干擾模型加入到飛機的數學模型中，再比較兩種控制方法的控制效果。使用MATLAB自帶的GUI進行飛行控制系統(tǒng)仿真平臺的設計。在同等條件下，仿真結果表明多維泰勒網優(yōu)化控制具有很好的控制效果。相比滑模變結構控制和PID控制，采用多維泰勒網優(yōu)化控制作為控制器的飛機平飛具有更好的機動性和抗