自主式飛行控制關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、本文主要研究了自主式飛行控制系統(tǒng)設(shè)計中飛行器的自動控制和飛行器的路徑規(guī)劃問題。針對現(xiàn)代飛機(jī)的靜不穩(wěn)特性，首先基于國軍標(biāo)的要求運用線性控制理論和智能控制理論的方法設(shè)計了增穩(wěn)控制系統(tǒng)作為飛行器控制的內(nèi)回路，然后運用智能控制理論對跟蹤回路進(jìn)行了魯棒控制器設(shè)計。同時為了實現(xiàn)初級的自主控制，考慮到飛行器的特點，設(shè)計了路徑規(guī)劃控制系統(tǒng)，使系統(tǒng)具有一定的程度的自主能力。綜合智能控制、魯棒控制和優(yōu)化理論及自主控制的要求，對飛行器自主控制進(jìn)行了深入的研究

2、。 本文的主要工作包括以下幾個方面： 1.研究了自主控制的發(fā)展、背景和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，分析、比較了國內(nèi)外幾種常用的自主控制結(jié)構(gòu)，并歸納了各自的特點。隨著現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，飛機(jī)設(shè)計人員可以設(shè)計增穩(wěn)回路來改變飛行器的自然特性。針對現(xiàn)代飛行器靜不穩(wěn)定性的特點，提出適合于研究目標(biāo)的自主控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括增穩(wěn)控制系統(tǒng)、跟蹤控制系統(tǒng)、路徑規(guī)劃系統(tǒng)等。并研究了飛行器六自由度非線性模型的建模問題。 2.在多變量控制系統(tǒng)理論中，

3、特征結(jié)構(gòu)配置理論是近年來的研究熱點，但是其對參數(shù)變化魯棒性差。把特征結(jié)構(gòu)配置理論和多目標(biāo)優(yōu)化理論結(jié)合起來，進(jìn)而引入線性矩陣不等式理論，結(jié)合起來研究了基于LMI的多目標(biāo)特征結(jié)構(gòu)配置理論。并將之用于飛機(jī)增穩(wěn)控制系統(tǒng)的設(shè)計中，使飛機(jī)自然特性滿足國軍標(biāo)要求的動態(tài)性能和穩(wěn)定性要求的同時，又能使某些模態(tài)之間解耦并滿足系統(tǒng)參數(shù)變化魯棒性的要求。利用特征結(jié)構(gòu)配置中的自由度設(shè)計來滿足系統(tǒng)抗參數(shù)擾動等性能，研究發(fā)現(xiàn)問題的求解可歸結(jié)為LMI問題用內(nèi)點法來求解

4、，避免了求解Sylvester方程。 3.研究設(shè)計了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的飛機(jī)智能飛行控制系統(tǒng)，包括增穩(wěn)回路的設(shè)計和跟蹤回路的設(shè)計。增穩(wěn)回路的設(shè)計把多目標(biāo)特征結(jié)構(gòu)配置理論和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論相結(jié)合，設(shè)計了智能、魯棒的跟蹤回路；跟蹤回路的設(shè)計研究了動態(tài)逆控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，這里用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來近似系統(tǒng)線性模型的雅克比矩陣，進(jìn)而用逆控制器來設(shè)計跟蹤回路。由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提供的是一個參數(shù)連續(xù)更新的系統(tǒng)模型，避免了逆誤差的存在，同時三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制

5、器以其對連續(xù)非線性函數(shù)的任意逼近性，避免了傳統(tǒng)增益調(diào)參理論控制器參數(shù)切換帶來的系統(tǒng)不穩(wěn)定性。 4.把B-樣條理論和進(jìn)化算法結(jié)合起來，用進(jìn)化算法直接優(yōu)化樣條函數(shù)的控制點，進(jìn)而形成B-樣條飛行路徑，既保證了路徑的可飛性，又保證了規(guī)劃過程的快速性和實時性。研究了遺傳算法及其改進(jìn)——進(jìn)化算法，并將其應(yīng)用于飛行器路徑規(guī)劃中。鑒于飛行器路徑規(guī)劃的特性，考慮到最小飛機(jī)轉(zhuǎn)彎半徑，和飛行速度的限制等要求，著重研究了性能指標(biāo)函數(shù)的選?。豢紤]到B-