基于WPI的多操纵面飞机积分滑模容错控制

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1、2014年10月北京航空航天大学学报October2014第40卷第10期JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsV01．40No．10基于WPI的多操纵面飞机积分滑模容错控制王发威董新民王小平薛建平(空军工程大学航空航天工程学院，西安710038)摘要：针对合位置和速率限制、故障重构存在误差和时滞下的过驱动飞行器损伤故障的容错控制问题，提出了一种基于动态自适应加权伪逆法(WPI，WeightedPseudoInverse)的积分滑模主动容

2、错方法．采用指令限制模块对饱和控制信号及瞬时干扰进行限制，设计了动态自适应控制分配律逐步减小指令饱和，同时通过故障估计值修正控制分配律来直接补偿气动力损失，降低了故障对系统稳定的影响；设计积分滑模律实现了含重构不匹配和时滞的稳定控制．仿真结果表明，所设计的控制器能快速准确地跟踪参考指令，对时滞具有较强的鲁棒性，同时对损伤故障具有较强容错能力．关键词：过驱动飞行器；动态自适应；控制分配；积分滑模；容错控制中图分类号：TP273；V249．1文献标识码：A文章编号：1001．5965(2014)10．1378-

3、08Faulttolerantcontrolofmulti-effectorsaircraftusingintegralslidingmodelwithWPIWangFaweiDongXinminWangXiaopingXueJianping(AeronauticsandAstronauticsEngineeringCollege，AirForceEngineeringUniversity，Xi’an710038，China)Abstract：Anintegralslidingmodelusingdynam

4、icadjustmentweightedpseudoinverse(WPI)waspro-posedtofaulttolerantcontrolforover-actuatedaircraftactuatordamaged，whichhadfaultreconstructionerrorandtimedelay，positionandratelimiting．Theinstructionrestrictsmodulewasusedtolimitsaturationcontrolcommandandinsta

5、ntaneousdisturbance．AcontrolallocationschemeusingdynamicadjustmentWPlwasde-signedtograduallyreduceinstructionsaturation．Thecontrolallocationwasreconstructedbyfailureestimatetocompensatetheaerodynamicloss，whichreducedtheeffectsoffaultforsystemstability．Anin

6、tegralsidingmodelcontrollawwasdesignedtoensuresystemstabilitywithfaultreconstructionerrorandtimedelay．Thesimulationresultsshowgoodtrackperformance，aswellastherobustfortimedelayandtolerantabilityforac—tuatordamaged．Keywords：over—actuatedaircraft；dynamicadju

7、stment；controlallocation；integralslidingmodel；faulttolerantcontro】现代飞行器在结构上广泛采用有较高控制冗余的多操纵面布局，以保证高机动性和安全性．在执行器故障情况下，如何重新组合操纵面来协同控制飞行器是一个难题．控制分配技术以其充分考虑操纵面的偏转约束、且在故障条件下进行控制重构时不需改变飞行控制律的优点，成为国内外学者处理多操纵面控制问题的关键技术‘卜引．但在控制重组过程中，易受不确定性和外界干扰的影响，从而导致系统不稳定⋯．容错控制尤其是

8、滑模容错控制是解决这类问题的有效方法‘5—6

9、．文献[7]首先采用基于状态反馈的滑模方法收稿日期：2013．10．30；网络出版时间：2014-04-0117：53；DOI：10．13700／j．bh．1001-5965．2013．0623网络出版地址：WWW．cnki．net／kems／doi／10．13700／j．bh．1001-5965．2013．0623．html基金项目：国家自然科学基金(青年基金)资助