特征结构配置方法在飞控系统设计中的应用

发布时间：2017-03-22 07:04

  本文关键词：特征结构配置方法在飞控系统设计中的应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：现代高性能飞机对飞行控制系统提出了更高的要求,使用古典控制理论设计先进飞机的飞行控制系统则变得日益困难。为了获得更好的飞行品质,许多现代控制方法被应用到飞机飞行控制系统中。本文在深入研究现代控制方法(特征结构配置方法),并将该方法应用在常规飞机、推力矢量飞机和采用直接力控制飞机的飞行控制系统设计中。 论文的主要研究内容如下: 着重研究了如何将特征结构配置方法成功地运用到飞行控制系统设计中,并给出了特征结构配置设计的具体步骤。以某常规飞机为例对飞机纵向、侧向许多飞行模态(俯仰姿态保持、高度保持、纵向着陆、协调转弯、航向保持、侧向偏离修正和给定航迹控制)进行了设计与仿真;所设计的飞行控制系统均达到了一级飞行品质;并开发了界面良好、操作方便的飞行控制律设计软件包。 用一种改进的特征结构配置方法对某先进推力矢量飞机纵、侧向飞行控制系统进行了设计。该方法是在采用输出反馈配置系统的闭环特征值和特征向量的同时,引入了前馈补偿器和积分器。用这种改进方法所设计的系统不仅具有良好的快速跟踪特性,而且还具有良好的鲁棒性。而且该系统还可实现绕三个轴滚转的动态过程完全相同。 对主动控制飞机,先用特征结构配置方法进行了直接升力模态的设计;然后应用一种非线性控制方法对航向指向模态进行了设计。用该非线性控制方法设计的飞行控制系统不仅能够实现动态解耦控制,获得良好的动态性能,而且对模型不够准确或系统内部参数发生变化具有较强的适应性。
【关键词】：特征结构配置 反馈增益 推力矢量 直接力
【学位授予单位】：西北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：V249.1
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-15
• 1.1 选题背景8-9
• 1.2 特征结构配置方法概述9-13
• 1.2.1 全状态反馈概述10-11
• 1.2.2 输出反馈概述11-12
• 1.2.3 特征结构配置方法在飞行控制系统中应用概况12-13
• 1.3 本文主要研究内容13-15
• 第二章 特征结构配置方法15-28
• 2.1 数学基础15-16
• 2.2 特征值和特征向量对系统动态响应的影响16-17
• 2.3 全状态反馈17-20
• 2.4 输出反馈20-27
• 2.4.1 问题描述20-21
• 2.4.2 特征向量的可配置性21-25
• 2.4.3 反馈增益矩阵算法25-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第三章 基于特征结构配置方法的常规飞机控制律设计28-55
• 3.1 飞机纵向控制系统设计28-38
• 3.1.1 期望的特征结构28-29
• 3.1.2 特征结构配置方法设计步骤29-31
• 3.1.3 飞机纵向模态控制系统设计与仿真31-38
• 3.2 飞机侧向控制系统设计38-49
• 3.2.1 期望的特征结构38
• 3.2.2 飞机侧向模态控制系统设计与仿真38-49
• 3.3 飞行品质评价49-51
• 3.3.1 纵向短周期频率和加速度灵敏度49
• 3.3.2 侧向飞行品质49-51
• 3.4 飞行控制律设计界面51-54
• 3.4.1 设计界面使用说明51-54
• 3.4.2 设计界面扩充54
• 3.5 本章小结54-55
• 第四章 基于特征结构配置方法的推力矢量飞机控制律设计55-78
• 4.1 飞机纵向控制系统的设计55-68
• 4.1.1 飞机纵向运动数学模型55-57
• 4.1.2 期望的特征结构57-58
• 4.1.3 特征结构配置设计58
• 4.1.4 前馈补偿器58-59
• 4.1.5 仿真结果59-60
• 4.1.6 鲁棒性仿真验证60-63
• 4.1.7 前馈补偿器降阶研究63-68
• 4.2 飞机侧向控制系统设计68-77
• 4.2.1 飞机侧向运动数学模型68-70
• 4.2.2 期望的特征结构70
• 4.2.3 特征结构配置设计70-71
• 4.2.4 前馈补偿器71-73
• 4.2.5 仿真结果73-77
• 4.3 本章小结77-78
• 第五章 特征结构配置方法在飞机直接力控制中的应用78-88
• 5.1 直接力控制概述78-81
• 5.1.1 直接升力控制80
• 5.1.2 直接侧力控制80
• 5.1.3 直接阻力／推力控制80-81
• 5.2 直接升力模态控制系统设计与仿真81-83
• 5.3 动态逆与一种非线性控制系统设计方法83-86
• 5.3.1 动态逆方法83
• 5.3.2 一种非线性控制方法83-84
• 5.3.3 航向指向模态非线性控制系统设计与仿真84-85
• 5.3.4 航向指向模态两种设计方法的鲁棒性仿真验证85-86
• 5.4 本章小结86-88
• 第六章 总结与展望88-89
• 参考文献89-92
• 发表论文92-93
• 致谢93-94
• 西北工业大学学位论文知识产权声明书94
• 西北工业大学学位论文原创性声明94

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 唐磊;陈澜;;特征结构配置和H_∞鲁棒控制的飞行控制器设计[J];火力与指挥控制;2012年04期

2 陈丽莎;贾秋玲;张贤雷;;基于特征结构配置的硬式空中加油管解耦设计[J];计算机仿真;2010年11期

3 孙烨;陈澜;王志峰;;基于H_∞鲁棒控制和EA的平流层验证飞艇姿态控制器设计[J];计算机测量与控制;2011年09期

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 李智;运输机超低空空投大气扰动补偿控制研究[D];南京航空航天大学;2010年

2 穆旭;特征结构配置在大型飞机飞行控制系统设计中的应用[D];西北工业大学;2007年

3 丁锐;无人直升机飞控技术研究[D];南京航空航天大学;2007年

4 马玲;飞机着舰阻拦仿真分析研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

5 邱海东;飞行模拟器飞控系统设计方法研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

  本文关键词：特征结构配置方法在飞控系统设计中的应用，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：261066