空天飞行器直接力/气动力复合容错控制

发布时间：2021-11-21 10:13

　　考虑发生发动机推力损失故障的空天飞行器,针对直接力、气动力复合容错控制问题,设计一种基于自适应滑模的容错控制策略。首先,对于发生推力损失故障的摆动发动机,考虑X型安装的实际特点,对线性化后的俯仰通道控制模型进行故障等效,并采用自适应的方法对故障及干扰信息进行估计,综合利用舵面与发动机摆动角进行容错控制器设计。其次,考虑纵向容错控制对飞行器横侧向稳定性的影响,基于自适应反步的方法,利用方向舵与组合工作的左、右升降舵抵消干扰力矩的影响,保证横侧向的稳定。最后,基于李雅普诺夫稳定性理论,对所采用方法进行了分析,并通过仿真结果验证了所设计的复合容错控制方案的有效性。 

【文章来源】：航空学报. 2020,41(11)北大核心EICSCD

【文章页数】：14 页

【部分图文】：

图４速度的输出跟踪和误差

航空学报６２３８５０－９图５高度的输出跟踪和误差Ｆｉｇ．５Ｏｕｔｐｕｔｔｒａｃｋｉｎｇｏｆａｌｔｉｔｕｄｅａｎｄｅｒｒｏｒ图６姿态角响应Ｆｉｇ．６Ｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆａｔｔｉｔｕｄｅａｎｇｌｅｓ图７故障因子的估计Ｆｉｇ．７Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｏｆｆａｕｌｔｆａｃｔｏｒ４结论１）某个发动机故障情况下，利用摆动发动机的组合与舵面进行复合补偿，发动机摆动角和舵图８侧滑角及速度滚转角Ｆｉｇ．８Ｓｉｄｅｓｌｉｐａｎｇｌｅａｎｄｒｏｌｌａｎｇｌｅｏｆｖｅｌｏｃｉｔｙ图９偏航及滚转角速度Ｆｉｇ．９Ｙａｗａｎｄｒｏｌｌｒａｔｅ图１０油门开度Ｆｉｇ．１０Ｔｈｒｏｔｔｌｅｏｐｅｎｉｎｇ面偏转角均在较小的调整范围内，实现了俯仰通道的跟踪控制。２）发动机摆动角的设计基于故障因子的估计，一方面满足俯仰通道控制任务的需求，另一方面尽可能降低了对横侧向的影响，姿态角以弧度制处于－２次方的数量级波动。

航空学报６２３８５０－９图５高度的输出跟踪和误差Ｆｉｇ．５Ｏｕｔｐｕｔｔｒａｃｋｉｎｇｏｆａｌｔｉｔｕｄｅａｎｄｅｒｒｏｒ图６姿态角响应Ｆｉｇ．６Ｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆａｔｔｉｔｕｄｅａｎｇｌｅｓ图７故障因子的估计Ｆｉｇ．７Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｏｆｆａｕｌｔｆａｃｔｏｒ４结论１）某个发动机故障情况下，利用摆动发动机的组合与舵面进行复合补偿，发动机摆动角和舵图８侧滑角及速度滚转角Ｆｉｇ．８Ｓｉｄｅｓｌｉｐａｎｇｌｅａｎｄｒｏｌｌａｎｇｌｅｏｆｖｅｌｏｃｉｔｙ图９偏航及滚转角速度Ｆｉｇ．９Ｙａｗａｎｄｒｏｌｌｒａｔｅ图１０油门开度Ｆｉｇ．１０Ｔｈｒｏｔｔｌｅｏｐｅｎｉｎｇ面偏转角均在较小的调整范围内，实现了俯仰通道的跟踪控制。２）发动机摆动角的设计基于故障因子的估计，一方面满足俯仰通道控制任务的需求，另一方面尽可能降低了对横侧向的影响，姿态角以弧度制处于－２次方的数量级波动。

【参考文献】：
期刊论文
[1]高超声速飞行器模型及控制若干问题综述[J]. 张超凡,宗群,董琦,田栢苓,叶林奇.  信息与控制. 2017(01)
[2]近空间高超声速飞行器控制的几个科学问题研究[J]. 孙长银,穆朝絮,余瑶.  自动化学报. 2013(11)
[3]基于自适应滑模与模糊控制的导弹直接力/气动力复合控制系统优化设计[J]. 董朝阳,王枫,高晓颖,王青.  航空学报. 2008(01)
[4]空天飞行器六自由度数学建模研究[J]. 朱亮,姜长生,方炜.  航天控制. 2006(04)

硕士论文
[1]考虑控制方向不确定的高超声速飞行器自适应容错控制研究[D]. 徐斌彦.南京航空航天大学 2019



本文编号：3509312