基于切换多胞模型的变体飞行器增益调参控制

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1、2014年1月第40卷第1期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsJanuary2014V01．40No．1基于切换多胞模型的变体飞行器增益调参控制王通王青江未来董朝阳(北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京100191)(北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100191)摘要：针对一类可变后掠翼的变体飞行器，研究了全包线控制器的设计与综合方法．建立了基于切换多胞系统的变体飞行器模型，所提出的框架利用Lyap

2、unov函数方法分析系统的稳定性，能够从理论上保证变体飞行器在全包线下的飞行稳定．给出了利用小凸包算法从三维飞行包线中选取设计点的方法，并对各设计点处的线性化模型设计了最优控制律．为继承传统增益调参方法的优势，提出了一种特殊的控制器插值方法，保证变体飞行器三维包线下的控制综合过程简便实用．仿真结果表明所提出的控制方法在飞行器快速变形和参数大范围快速变化的情况下仍具有良好的控制性能．关键词：变体飞行器；增益调参；切换多胞系统；稳定性分析中图分类号：V249．1文献标识码：A文章编号：1001—5965(2014

3、)01-0075-05GainschedulecontrolofmorphingvehiclebasedonswitchedpolytopicsystemWangTongWangQing(SchoolofAutomationScienceandElectricalEngineering，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)JiangWeilaiDongChaoyang(SchoolofAeronauticScien

4、ceandEngineering，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)Abstract：Consideringmorphingvehicleswithalterablesweepwings，controldesignandsynthesiswithinfullflightenvelopewasresearched．Themorphingvehiclemodelbasedonswitchedpolytopicsyst

5、emswases—tablished．Inthisframework，thestabilityanalysiswasaccomplishedbyLyapunovfunctions．Thepresentedapproachcanguaranteetheflightstabilityofthemorphingvehiclewithinfullflightenvelope．Atechniqueu—singthesmallconvexhullalgorithmwasprovidedtoselectoperatingp

6、ointsfromthe3-Dflightenvelope．Opti—malcontrollawswerealsodesignedforlinearmodelsofoperatingpoints．Toinherittheadvantageoftraditionalmethods，aspecificinterpolationmethodwasproposedtomakethecontrolsynthesiswithinthe3-Dflightenve—lopebriefandpractical．Simulati

7、onresultsshowthattheproposedapproachcanguaranteeflightperformanceduringthefastreshapingofthemorphingvehicleswithinfullflightenvelope．Keywords：morphingvehicle；gainschedule；switchedpolytopicsystem；stabilityanalysis变体飞行器是一类外形结构可随飞行任务或外部环境变化的新型飞行器，其常见的变形形式包括鸭翼伸

8、缩、后掠角改变、机翼折叠等，从而保证变形前后在不同任务模式下均满足飞行性能要求．作为一种新概念飞行器，变体飞行器有望成为现代高性能飞行器实现突破发展的源泉，具有重要的研究价值和广阔的应用前景．飞行过程中的外形变化会引起质心位置、转动惯量、翼展与面积等多种构型参数的变化，还会引起气动力和惯性力的非线性变化，给飞行器的收稿日期：2013—04-01；网络出版时间：2013—11．2010：28网络出版地