飞行器纵向轨迹的l1自适应控制

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1、飞行器纵向轨迹的L1自适应控制秦奇2015年1月飞行器纵向轨迹的L1自适应控制作者姓名秦奇学院名称宇航学院指导教师徐军答辩委员会主席苏中申请学位工学硕士学科专业航空宇航科学与技术学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月L1AdaptiveControlforAircraftLongitudinalTrajectoryCandidateName：QinQiSchoolorDepartment:SchoolofAerospaceEngineeringFacultyMentor:XuJunChair,ThesisCommittee：SuZhongDegreeApplie

2、d:MasterofScienceMajor：AeronauticalandAstronauticalScienceandTechnologyDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：JAN,2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论

3、文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要本文重点研究了飞机纵向轨迹的L自适应控制。首先对飞机纵向运动建模，将飞1行状态变化的飞机纵向运动模型抽象为参数不确定（在范围内变化）的传递函数，采用L自适应控制理论对模型进行控制律设计并进行数学仿真。与传统根轨迹法设计所1得到的仿真结果进行比较，保证了控制律参数的全局收敛，对系统参数摄动具有良好的动态响应，同时对纵向非线性运动的L自适应控制系统设计进行了初步的研究。1纵向自动飞行控制系统的任务是要完成对飞机航迹、速度的控制，而为完整的实现对纵向轨迹及速度的控制，其设置了多种控制模式：俯仰角保持

4、和控制、垂直速度保持和控制、空速保持和控制、高度保持和控制、GS下滑信标以及垂直导航模式。其中俯仰角、垂直速度、高度保持及垂直导航部分是本文所要研究的。在纵向运动中，俯仰角及俯仰角速率控制是作为高度保持及垂直速度保持的内回路而存在的，而在实际的飞行过程中，可将整个飞行阶段分为准备-截获高度-跟踪或保持高度3个阶段，在每个阶段采用高度保持控制或垂直速度控制系统，这就完成了对飞机任意高度的跟踪和保持，也就是飞机的垂直导航模式。在传统的纵向自动飞行控制系统中，各个控制模式的设计原则为；在俯仰角及俯仰角速率控制内回路中，通过对俯仰角及俯仰角速率的线性反馈，保证系统良好的动力学特性；

5、在以俯仰角及俯仰角速率控制为内回路的高度控制及垂直速度控制回路中，则通过高度或纵向速度的反馈进行PI或PD控制；在垂直导航模式中，则分别在每个阶段分别执行高度保持或垂直速度控制模式。各个控制模式控制律设计是依据于确定动力学模型得到的，然而在实际飞行过程中，飞行状态不断变化，相应飞机纵向运动模型也不断变化，则无法保证控制参数对被控对象的全局收敛。L自适应控制对被控对象参数不确定具有良好的控制效果，飞行状态不断变化的1飞机纵向运动模型可构建为参数不确定但有界的传递函数。因而采用L自适应控制对1飞机纵向自动飞行控制系统进行控制律设计，可以保证控制律参数的全局收敛，同时对变化飞行状

6、态有一致的动力学输出。在纵向运动过程中，若姿态角不再是小量，则对纵向运动的线性模型是失效的，其无法确切描述纵向运动中姿态角变化的动力学特性。本文对大迎角机动的飞行状态进行纵向运动的非线性建模，并以L自适应理论对其进行控制律设计。最后进行数学1I北京理工大学硕士学位论文仿真并分析结果，表明了L自适应控制对非线性系统是有效的。1关键词：L自适应控制；飞机纵向自动飞行控制系统；非线性；控制；暂态性能1II北京理工大学硕士学位论文AbstractLadaptivecontrolforaircraftlongitudinaltrajectorywasresearchdinthisto

7、pic.1Firstthemathematicalmodelofaircraftlongitudinalmotionwasbulid,whichtransformthemathematicalmodelofaircraftlongitudinalmotionundervaryingflightstatesintoatransferfunctionwhosparamatersareuncertainbutvaryinginknownrange.ThenwemakeuseofLadaptivetheorytodeali