弹性飞行器低阶鲁棒飞行控制律综合

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1、第28卷第6期计算机仿真2011年6月文章编号：1006—9348(2011)06-0066—05弹性飞行器低阶鲁棒飞行控制律综合张子健1，刘女娟2，刘斌1，展全伟1(1．西北工业大学365研究所，陕西西安710065；2．中国电子科技集团20研究所，陕西西安710068)摘要：针对传统飞行控制律设计中没有充分考虑弹性运动，要优化飞行器控制系统，需解决气动伺服弹性稳定性的问题，提出了一种弹性飞行器综合飞行控制律设计方法。利用分支模态法建立弹性飞行器的综合ASE系统模型，对弹性飞行器的飞行动力学、结构动力学以及由各种振动引起的非定常气动力，用降阶方法降低综合模型

2、的阶次，以简化控制律设计的难度。采用混合灵敏度H。鲁棒控制方法，设计满足性能要求的低阶综合控制律。仿真实验表明，综合控制律既能提供稳定的动态品质，又能有效抑制伺服颤振的发生，为工程实现提供了有效方法。关键词：弹性飞行器；气动伺服弹性；飞行控制；模型降阶中图分类号：V215．3文献标识码：BLow—orderRobustFlightControlLawIntegrateforElasticVehicleZHANGZi—jianl，LIUJuan2，LIUBinl，ZHANQuan—Welu(1．NO．365ResearchInstitute，theNorthwe

3、stPolytechnicUniversity，Xi’an，Shartxi710065，China；2．NO．20ResearchInstitute，Xi’allShanxi710068，China)ABSTRACT：Adesignmethodofintegratedflightcontrollawforelasticflightvehicleisdevisedinthispaper．First，theASEmodelofacertainelasticaircrafthasbeenbuiltusingthebranchmodemethod，whichconsi

4、derstheinterac-tionsofflightdynamics，structuredynamicsandaerodynamics．Thenareductionmethodhasbeenappliedinthein-tegratedASEtosimplifycontrollawdesigning．Atlast，alow—orderrobustflightcontrollawhasbeendesignedbyusingthemixedsensitivityH。controltheory．Theresultofsimulationshowsthatthec

5、ontrollawcallrestraintheser-VO—fluttereffectivelywithgooddynamiccharacters，anditispropitioustoengineeringpracticalityfortheloworder．KEYWORDS：Elasticflightvehicle；Aeroservoelasticity；Flightcontrol；Modelreduction1引言为了简化设计难度，传统的飞行控制律大多基于刚体运动的数学模型进行设计。但由于实际飞行器是一个弹性体，传感器除了接收飞行状态的信号，还会接收到

6、诸如机翼、机身的弹性振动等附加信号，这一附加信号相当于控制系统的一种干扰输入，并通过飞行器的气动弹性效应形成回路反馈，严重时会影响控制的精度与飞行动态品质，甚至导致伺服颤振的发生⋯。因此在控制律设计完成后还需要检查系统的气动伺服弹性稳定性，如果不满足设计要求，就要在一定范围内通过调节控制参数对控制系统进行调整，直到获得都满意的性能，而这往往是一个反复的过程旧-。为了避免这一繁琐工作，同时也为了设计更加有效的飞行控制系统，近收稿日期：2010—04—07修回日期：2010—06—03—66一年来在控制律设计中开始逐步考虑弹性动力学的影响旧卜M1，但其中大多是将弹

7、性振动作为补偿项进行处理，元法从根本上解决问题，而直接针对综合气动弹性模型进行设计又存在建模困难和阶数过高的障碍。针对于此本文提出了一种弹性飞行器低阶飞行控制律的综合设计方法：首先，利用分枝模态法建立弹性飞行器的综合ASE系统模型，其中涉及弹性飞行器的飞行动力学、结构动力学及由各种振动引起的非定常气动力；利用降阶方法降低综合模型的阶次以简化控制律设计的难度；最后基于低阶模型采用混合灵敏度H。鲁棒控制方法设计满足性能要求的综合控制律。2弹性飞行器动力学模型建立弹性飞行器综合动力学模型的关键在于如何消去弹性飞行器的刚体姿态运动与弹性振动问的惯性耦合，得到较为简捷的

8、结果，本文采用分枝模态法进行建模。分枝