基于Matlab Simulink的仿真环境的设计

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1、窗体顶端摘要：本文的目的是提出一个基于Matlab/Simulink的仿真环境的设计和测试发展间接和直接适应飞行控制律容错能力，以应对执行器和传感器故障的发生。设计/方法/方式-模拟环境，采用模块化结构和详细的图形用户界面仿真方案最多。基于最优控制的设计和频域实施间接自适应飞行控制律参数估计。直接自适应飞行控制律包括非线性动态参考标称飞行条件下进行的反演人工NNS为补偿后，驱动器发生反转的错误和不正常的飞行条件下增强或传感器故障。依靠神经估计的故障检测，识别计划的制定和实施。仿真环境为容错飞行控制律的评价和验证提供了一个宝贵的平台。研究限制/影响，这种灵活性允许的，如各种设计问

2、题调查：管制条例架构（包括神经类型的选择隆胸），调整神经网络的参数，参数识别技术的选择，反控制饱和技术的影响,选择和调整控制分配方案，以及故障检测和鉴定计划的选择和调整。独创性/价值-驻留在发展本研究工作的新颖性和集成一个全面的模拟环境允许非常详细的控制律验证核实执行器和传感器故障检测性能的目的，识别和适应计划。关键词：容错，飞行模拟，飞行控制，神经网络1.介绍近年来对设计和开发的智能飞行能够处理故障和故障的控制律执行器和传感器已进行了广泛的研究工作。通过这些努力许多适应飞行控制方法已开发（斯坦伯格1999年）。基于适应飞行控制可以大概归类为间接，直接和混合。间接方法（哈格曼等

3、人，2003年摩纳哥等，2004;博斯科维奇等，2001）依靠实时参数通过重构控制律适应参数的识别（PID）。直接的方法（Calise和夏尔马，2000;Kaneshige等，2000;krishnakumar等，2003;威廉姆斯-海耶斯，2005年）使用是适应和补偿为目的，而不是衡量误差。最近介绍了混合自适应控制方法（Nguyen，2006年，2007年）相结合的元素直接和间接方法。制定一个全面的具有挑战性的任务，综合解决整个飞行包线的容错飞行控制中存在执行器和传感器故障需要广泛模拟支持的问题。一个仿真环境的设计，测试，直接和间接适应飞行控制和评价与容错功能已发展在国家航空

4、航天局的支持西弗吉尼亚大学（西弗吉尼亚）智能飞行控制系统（政府间化学品安全论坛）的方案上（波音，1999年威廉姆斯-海耶斯，2005年）。本文的目的是大纲的设计和发展的WVU政府间化学品安全论坛模拟器。以下主要特点可在仿真环境存在：l间接或直接自适应控制方法的选择;l用间接方法选择不同的PID方法;l用直接的办法选择不同的神经扩增l选择不同的故障情况，包括选择作者发生故障的组件，故障类型，时间发生幅度;l模拟输入/输出的选择......2.仿真环境的一般架构在西弗吉尼亚的FCS模拟器的设计旨在提供高可携性，多功能，灵活的工具，解决了自适应容错飞行控制系统的研究，开发，设计相关的

5、各种问题。计算环境的选择是Matlabw和Simulinkw。飞行动力学与控制（FDC）工具箱（Rauw，1998年）提供的解决，包括大气湍流运动方程的一般框架。图形显示和飞行员互动，动态模型接口与飞行员视觉设计模拟器（AVDS）仿真包（Rassmussen，2000年）。飞机的飞行动态模型可以使用操纵杆或一组预先录制的命令编程。图形用户界面（GUI）菜单用于设置模拟场景。在西弗吉尼亚政府间化学品安全论坛模拟器的总体结构包括五大模块：l飞机模型模块;l控制系统模块;l执行器和传感器故障模式;l故障检测和鉴定（FDI）的计划;l用户界面概述的主要模块和它们之间的相互作用的一般框图

6、如图1所示。3.飞机模型模块飞机模型模块包括三个主要部分组成：风和湍流模型，飞机运动的动力学方程，空气动力学数据库。工具箱，用于实现预先确定的方向和幅度的动荡和恒风德赖登模型。工具箱中的“求解运动方程”进行了修改，以适应每个控制表面的气动力和气动力矩的计算。此特定功能的执行器故障建模的过程是必要的。气动数据库的结构与查找表，这是一个或多个动态变量的功能。神经网络（PTNN）作为非线性插值可以用来代替。在政府间化学品安全论坛项目实施的空气动力学模型推导出一个高性能军用飞机从一个非线形分布由美国宇航局于1990年学术机构内的学生设计竞赛（Antoniewicz等，1988）的模型。

7、模拟美国宇航局的政府间化学品安全论坛的F-15研究飞机的空气动力学造型除了通过定制的通用模型。集体和差动尾翼，差动副翼和方向舵的控制律生成的命令。查找表分为代表个别控制面的的气动贡献，包括双舵以适应执行器故障模型。4.控制系统模块4.1间接自适应控制律间接适应控制法由两部分组成。第一部分确定的命令参数，如飞机的稳定性和控制衍生工具使用。在西弗吉尼亚政府间化学品安全论坛模拟器基准的实现依赖于随机最优前馈和反馈技术（SOFFT）（Halyo，1992）。这套控制律已提供飞行条件下可取的质量处理的