[發明專利]基于模糊變結構的超聲速飛行器過載指令快速跟蹤方法

有效

• 申請號: 201710172666.9
• 申請日: 2017-03-21
• 公開（公告）號: CN106814626B
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 張友安;王玲玲;劉海峰;孫玉梅;蘇鳳;王美春;吳華麗
• 申請（專利權）人: 煙臺南山學院;中國人民解放軍海軍航空工程學院
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 西安知誠思邁知識產權代理事務所(普通合伙) 61237
• 代理人: 麥春明

1.基于模糊變結構的超聲速飛行器過載指令快速跟蹤方法，其特征在于，按照以下步驟實施：

步驟1，測量飛行器縱向過載誤差、俯仰角速度與俯仰角加速度；

步驟2，采用縱向過載誤差信號，設計過載、角加速度與角速度混合的滑模面信號s；

步驟3，針對滑模面信號s構造非線性滑模控制量δ_z；

步驟4，構造模糊系統，建立控制律增益與參數的模糊調整規則；

首先，以e為模糊系統的輸入，滑模控制中增益k₂為模糊系統的輸出，建立輸入輸出變量的隸屬度函數，用如下數學表達式描述：

選取d₁＝3，認為過載誤差e屬于‘PB’即‘正大’的范圍，其隸屬概率函數p₅為

認為誤差e屬于‘PM’即‘正中’的范圍，其隸屬概率函數p₄為

認為誤差e屬于‘ZO’即‘幾乎為零’的范圍，其隸屬概率函數p₃為

認為誤差e屬于‘NM’即‘負中’的范圍，其隸屬概率函數p₂為

認為誤差e屬于‘NB’即‘負大’的范圍，其隸屬概率函數p₁為

系統輸入輸出的模糊集分別定義如下：

e＝{NB NM ZO PM PB}

dk₂＝{NB NM ZO PM PB}

其中，NB為誤差“負大”的范圍，NM為誤差“負中”的范圍，ZO為誤差“幾乎為零”的范圍，PM為誤差“正中”的范圍，PB為過載誤差“正大”的范圍，dk₂為增益k₂的變化量；

其次，建立模糊調整的基本原則為：|e|越大，則飛行器控制量u應當越大，從而dk₂也應當越大；

設計模糊規則庫如下：

R1：IF eis PB Then dk₂is PB

R2：IF eis PM Then dk₂is PM

R3：IF eis ZO Then dk₂is ZO

R4：IF eis NM Then dk₂is PM

R5：IF eis NB Then dk₂is PB

并設計規則矩陣如下：

rulelist＝[5 5 1 1；

4 4 1 1；

3 3 1 1；

2 4 1 1；

1 5 1 1]；

最后，采用Matlab軟件的newfis('smc_fz_2')函數生成模糊系統，再采用addrule函數將上述規則矩陣加入模糊系統，然后利用函數a1＝setfis(a1,'DefuzzMethod','centroid')設置采用centroid方法反模糊化，使用evalfis(abs(e),a1)函數，反解模糊滑模控制的增益調節規律，得到dk₂；

k₂＝k₂₀+dk₂

其中，k₂₀為增益k₂的初始值；

采用同一模糊系統，對參數c₁進行調節，調節規律如下

c₁＝c₁₀+0.05*dk₂

其中，c₁₀的含義是參數c₁的初始值；

采用如下Matlab程序實現c₁的調節：c₁＝c₁₀+0.05*evalfis(abs(e),a1)；

步驟5，飛行器俯仰通道過載控制的建模與數字仿真模擬；

步驟6，將步驟1-4所得到的結果，輸入步驟5建立的超聲速飛行器俯仰通道簡化模型，通過選取合適的滑模面參數、模糊系統參數、控制增益參數，并觀察輸出曲線，從而確定最終的基于模糊變結構的超聲速飛行器過載指令跟蹤控制器參數，使得整個飛行器俯仰通道過載控制器具有滿意的穩定性與響應速度。