变形翼的分布式协同控制方案

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1、第43卷第4期2011年8月南京航空航JournalofNanjingUniversity天大学学报ofAeronautics8LAstronautics变形翼的分布式协同控制方案吴俊陆宇平(南京航空航天大学自动化学院，南京，210016)V01．43No．4Aug．2011擒要：搭建了一个基于相互作用的智能体阵列的变形翼模型．针对该模型，提出了一种分布式协同控制方案，以驱动翼面准确平滑地变形至期望翼型．分析变形翼系统在采样通信约束下的稳定性。给出了基于Lyapunov-Krasovskii稳定性理论的稳定性判据．利用锥补线性化方

2、法，提出了控制器设计的算法。最后使用Matlab进行变形翼的仿真，结果证明了提出方法的可行性．关键词：变形翼；多智能体系统；分布式控制；协同控制；系统稳定性中图分类号：TP24文献标识码：A文章编号：1005—2615(2011)04一0515·06DistributedCoordinatedControlSchemeofMorphingWingsV‰t，k扎，LMy印i雄g(C0llegeofAutomtionEngineering，NanjingUniversityofAero舱utics&舡tronautics，Nanjin

3、g，210016，Chi舱)Abstract：ltisinVestigatedthatthecontrolproblemsofmorphingwings．Firstly，amorphingwingusinginteractingagentarraysismodeled．Ihsedonthismodel，adistributedcoordinatedcontrolschemeisproposed，whichcanmakesurethattheairfoildeformssmoothlyuntileitbecomestheexpect

4、edshape．Thenanalyzingthestabilityofmorphingwingsystemwithsampledcommunication，astabilitycriterionisderivedbyLyapunov—Krasovskiistabilitytheorem．Usingtheconecomplementarylineari琵tionmethod，analgorithmisproposedtodesignthecontroller．FinaIly，simulationexamplesofthemorphi

5、ngwingsystemarecarriedoutbyusingMatlab．Theresultsverifytheproposedapproach．Keywords：morphingwing；multi-agentsystems；distributedcontrol；cooperatiVecontrol；systemsta—bility变体飞行器能够增加续航时间、提高隐身性能、扩大飞行包线和执行不同的任务，因而受到了各国高度的重视。国外已经开展的变体飞行器项目有：任务自适应机翼(Missionadaptivewing，MAW)研

6、究计划[1】、主动柔性机翼(ActiveflexibIewing，AFW)计划[副、主动气动弹性翼(ActiveaeroeIasticwing，AAW)计划[引、变体飞行器结构(Morphingaircraftstructures，MAS)计划[4]和主动气动弹性飞行器结构(Activeaeroelasticaircraftstructures，3AS)【5]等。这些变体飞行器通常使用大量体积小、专用性低、分布式的驱动器和传感器阵列，来代替传统的集中驱动方式，从而提高飞行器的气动效率、加快响应速度、增大冗余度和扩展性。但这种结构也

7、带来了许多控制方面的问题。首先，变形翼的控制关键要考虑作动器问的协作问题，即要使翼面平滑地变形。变形机动中翼面若不保持平滑地运动，不仅使气动性能变差，还可能出现单个作动器运动过快而导致蒙皮破损的严重后果。其次，实现协同控制的一个必要条件是作动器装置之间能够通过通信网络交换信息。这样，变形翼系统就同时表现出连续和离散两种动态特性：作动器装置是连续的，而控制器决定何时发送什么信息是离散的。再次，变形翼系统的行为不仅取决于单个作动器的动力学特性，还取决于它们之收稿日期：2010—04—27I修订日期：2011—02—25通讯作者：陆字平

8、。男，教授，博士生导师，E—mail：yplac@nuaa．edu．cn．516南京航空航天大学学报第43卷间的互连结构。除此以外，有限的信道数据率必然会导致不可忽略的通信时延。关于分布式协同控制技术，国内外学者已经开展了大量的工作。Fax[63和