qft%2ftecs在飞机自动着陆控制中的应用研究

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1、西北工业大学博士学位论文摘要本文主要研究了飞机着陆控制中的鲁棒控制和速度／高度解耦控制问题。针对飞机进场着陆过程中存在各种不确定性和外界干扰，对控制系统进行鲁棒控制器设计，针对飞机进场着陆过程中飞行速度和高度之间的耦和影响，设计解耦控制系统实现对飞机着陆的精确控斜。综合鲁棒性和速度／高度解耦性能要求，对飞机自动着陆控制系统设计理论及方法进行了深入研究。本文的主要工作包括以下几个方面：1．研究了定量反馈理论的基本原理及最优化设计理论，给出QFT控制系统设计的一般特点及设计过程。设计了飞机俯仰角QFT控制系

2、统，并以此为内回路设计了飞机纵向自动着陆控制系统，在控制系统中为降低油门杆和升降舵的交联影响，引入了推力补偿控制系统。仿真验证了该系统的有效性。2．研究了MIMO系统QFT控制器设计方法，在分析QFT对角控制器设计存在局限性的基础上，深入研究了QFT非对角控制器设计方法，并提出了一类自然系统中广泛存在的2x2MIMO系统(一般将高阶系统降阶转化为低阶系统以降低系统复杂度)QFT非对角控制器设计的方法、应用范围和一般步骤，并给出一个评价最优非对角控制律的工程指标。以2x2MIMO系统QFT非对角控制器设计

3、方法设计飞机俯仰角和迎角综合控制系统控制器，仿真结果表明，所设计系统满足了设定的性能指标。3．考虑到推力补偿控制系统设计的经验性强和参数整定困难，综合飞行／推力控制系统QFT设计的高阶复杂度，研究了总能量控制的基本原理和控制结构。通过引入飞行高度和飞行速度的偏差控制，对TECS核心算法中对飞行高度和飞行速度控制时存在稳态误差的问题进行了改进。通过分析TECS控制结构，定义了能量协调控制误差，对能量协调控制误差进行分析，确定能量协调控制误差为系统控制性能的关键指标。在TECS控制系统核心结构中引入能量协调

4、控制误差反馈，给出系统在能量协调控制误差反馈下的控制律，在此结构下设计飞机的飞行速度／高度解耦控制系统，仿真表明，将能量协调控制误差反馈到总能量控制系统后，提高了飞行速度和飞行航迹的解耦性能。4．分析并建立了以TECS为核心结构的飞机下滑拉平控制模式，给出飞机下滑拉平段控制律。综合QFTFFECS，以QFT设计俯仰角内回路实现飞机的鲁西北工业大学博士学位论文棒控制，并以TECS为总体控制结构，以解决飞机油门杆和升降舵通道的协调作用，从而实现飞行速度和飞行航迹的优化解耦。仿真结果表明，系统基本满足了飞机精

5、确跟踪预定轨迹并具有一定鲁棒性的指标要求。5。运用QFT控制系统设计方法，设计了飞机侧向倾斜角鲁棒控制系统，以此为内回路，并引入方向舵协调作用设计了侧向偏离控制系统。仿真验证，该系统满足在飞机着陆过程中对侧向偏离、倾斜角、侧滑角和航向角的控制要求。6．综合考虑飞机对纵向和侧向的控制要求，给出飞机自动着陆控制系统设计的整体结构和设计的～般步骤。给出风干扰下的飞机方程，考虑到飞机着陆过程中主要受到大气紊流的影响，对飞机在中强度紊流作用下进行仿真，仿真结果表明，所设计自动着陆控制系统基本实现了系统鲁棒性和精确

6、着陆的设计要求。关键诃：飞行控制自动着陆定量反馈理论(QFT)不确定性系统非对角控制器鲁棒控制总能量控制系统(TECS)解耦控制综合飞行／推力控制西北工业大学博士学位论文AbstractThisdissertationmainlyinvestigatesrobustcontrolandvelocity／altitudedecouplingcontrolstrategieswichisakeytechnologyintheresearchofSa衄andreliableautomaticlandingco

7、ntrolsystems．Consideringthatduringaircraftlandingphasetherearedrasticchangesinvelocityandaltitudeandfluencesofwindturbulence，aquantitativefeedbacktheory(QFT)isappliedinthedesignofarobustautomaticlandingsystem．Ontheotherhandthecouplingeffectbetweenairspee

8、dandaltitudemaymessupthelandingperformanceoftheaircraft，inordertogetasmoothlanding，totalenergycontrolsystem(TECS)designmethodisappliedinthevelocity／altitudedecoupledautomaticlandingsystem．ThemainWOrkofthisdissertationinclu