基于动态逆方法的飞行控制系统设计与仿真

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1、西北工业大学硕士学位论文基于动态逆方法的飞行控制系统设计与仿真姓名：杜金刚申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：章卫国20060301摘要本论文分为两个部分，第一部分主要研究基于动态逆控制方法带推力矢量的飞机非线性控制律的设计。动态逆方法能够直接应用于飞机超机动、非常规机动的非线性控制问题。本文通过对飞机的系统特性进行深入分析，按照时标分离原理将毪机状态变量进行分组，同时考虑推力矢量和气动舵面融合等因素，再运用动态逆方法针对各子系统的响应特点分别设计控制律。第二部分内容主要研究了动态逆方法应用于飞机直接力飞行控制。直接力可应用丁飞机快速、灵敏、精确的航迹控制任务。

2、本文对直接力控制方法的基本概念和工作原理进行了较为全面的阐述，并应用动态逆方法对直接力控制系统实现了较好的控制效果。本论文主要完成以下几个方面的工作：I)将动态逆控制方法与时标分离原理相结合，应用于非线性飞行控制系统控制律的设计中。由于状态反馈型动态逆方法需要求全逆，本论文中将飞行控制系统的状态变量按时标分离原理分成快慢不同的控制回路再分别进行控制，有效的解决了飞行控制系统中这一较难解决的控制问题。2)对传统的飞机航迹控制和直接力航迹控制特点进行了介绍，指出了直接力在提高飞机快速、灵敏、精确的航迹控制任务中的优点。分析了各模态的控制原理及实现方法，并进行了相应的仿真验证。3)动

3、态逆控制方法自身的不足之处为系统的稳态鲁棒性能较差，因为该方法首先假设已知对象精确数学模、且非线性部分能够充分对消。本文针对动态逆控制方法的不足之处提出了相应的改善措施，并取得了较为理想的效果。关键词：推力矢量控制，动态逆控制，动态逆解耦，奇异摄动理论，直接力控制ABSTRACTThethesisisdividedintotwoparts．InpartI，wemainlystudythedesignofnonlinearcontroltawsofaircraftwiththrustvectorbasedonDynamicInversionmethod．DynamicInvers

4、ionmethodcallbeusedtosolvetheproblemsofsuper—maneuversandunconventionalmaneuvers．Inthispart，ninestatevariablesareadoptedanddividedinto3categories：thefastvariables，themedium—slowvariablesandslowvariables．Fastvariablesareangularvelocities．Medium-slowvariablesareangularparametersofaircraft．Slow

5、variablesaretr旬ectoryparameters．Thesevariablesaredesignedintothree-levelserialsubsystems．Bystudyingeachsubsystemcarefullywegetasetofdynamicinversionalgorithmofnonlinearcontrolproblemforeachsubsystem，atthesametime，takingintootherfactors，suchasfusionofthrustvectorandpneumaticsurfaceofrudder，th

6、edynamicinversioncontrollerisdesigned．InthepartII，theapplicationofdynamicinversionmethodinthedirectliftcontroltaskisstudied．Directliftcallincreaseaircraft’Srapidity，sensitivity，accuracyintrajectorycontroltask．Basedonitsbasicconceptionandrationale，wediscussthedirectliftindetail．Accordingtothe

7、charactersofDynamicInversionmethodinmakingmultivariablecontrolsystemdecoupling，wedesignasetofcontrollawforeverydirect1iftcontrolmode．Keywords：thrustvectorcontrol，dynamicinversioncontrol，dynamicinversiondecouple，singularperturbationtheory，directLift