[發明專利]一種基于符號控制的飛機起飛控制方法

無效

• 申請號: 201210002173.8
• 申請日: 2012-01-05
• 公開（公告）號: CN102541055A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 段海濱;羅琪楠
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G05D1/00
• 分類號: G05D1/00
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

1.一種基于符號控制的飛機起飛控制方法，其特征在于：該方法的具體步驟如下：

步驟一：飛機起飛數學模型的建立：

(1)飛機起飛非線性數學模型的建立

利用飛機的氣動數據和物理方程，建立起飛滑跑和空中飛行狀態下飛機的非線性數學模型；

(2)非線性模型的線性化

利用基于小擾動原理的線性化方法，在起飛滑跑和空中飛行狀態下利用泰勒級數將非線性方程展開并僅保留其一次項，得到此平衡點下的小擾動線性方程，利用這一線性方程，進行接下來起飛特性分析與控制律設計；

步驟二：確定控制結構：

將系統輸出作為反饋量進行全狀態反饋，利用符號控制方法計算控制輸入，利用符號控制器搭建控制結構框圖；

整個系統的結構表示為，其中，U表示系統輸入，X_g表示要達到的目標，狀態X＝(V，α，θ，q)^T表示飛機的狀態，V，α，θ，q分別表示飛機的速度、飛機的迎角、飛機的俯仰角與飛機俯仰角速度，為飛機狀態的一階導數，A和B為系統的線性矩陣；

步驟三：首先將控制系統離散化，令采樣時間為t，得到離散的系統方程G和H，通過線性反饋得到當前系統狀態和目標系統狀態的差ΔX，通過可控標準型矩陣變換操作求取至Brunovsky標準型的變換矩陣T；

T-1=hh*Gh*G2h*G3---(1)]]>

其中h為將G、H變換為可控標準型的變換矩陣的最后一行；

步驟四：在Brunovsky坐標下求取需要的狀態轉移量ΔX_B

ΔX_B＝T^-1ΔX??????????????????????(2)

步驟五：在Brunovsky坐標下求取晶格glma的大小

glma＝2*e/kama????????????????????(3)

其中，e為給定的控制精度，其中的矩陣kama由下面的方程給出：

kama=kesi(1,1)2+kesi(2,1)2+kesi(3,1)2+kesi(4,1)2kesi=T*[1111]T---(4)]]>

步驟六：求取在晶格度量下離目標狀態最近的點，即計算正整數k1，使得k1*glma與delt0_4的差最小，delt0_4由下式給出：

delt0_4＝(ΔX_B(1，1)+ΔX_B(2，1)+ΔX_B(3，1)+ΔX_B(4，1))/4??????????(5)

步驟七：通過搜索計算Brunovsky坐標的多個控制量u1、u2、u3，和多個控制次數i、j、k，使它們滿足：

i*u1+j*u2+k*u3＝k1????????????????????????????????????????????????(6)

規定正整數N，當N為偶數時：

u3＝N²/4+3N/2+1

u2＝u3-1

u1＝u3-N/2-1??????????????????????????????????????????????????????(7)

當N為奇數時：

u3＝N²/4+3N/2+5/4

u2＝u3-1

u1＝u3-(N+1)/2-1??????????????????????????????????????????????????(8)

且有：

0＜i＜N-1

0＜j＜N-1-i

0＜k＜N-1-i-j?????????????????????????????????????????????????????(9)

步驟八：求取Brunovsky坐標下控制輸入V：

V＝[u1u1...u1u2u2...u2u3u3...u3]??????????????????????????????????(10)

V是一個一維矩陣，其中u1、u2、u3按照上式的方式順序排列，u1、u2、u3分別有i、j、k個；

步驟九：將控制輸入V通過變換從Brunovsky坐標變換回原坐標，得到控制輸入U

U＝2*glma*V/kama。????????????????????????????????????????????????(11)