基于随机鲁棒优化的无人机着舰控制律及仿真

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1、第3l卷第4期计算机仿真2014年4月文章编号：1006—9348(2014)04—0083—04基于随机鲁棒优化的无人机着舰控制律及仿真孙佳星1，杨帆2，连续’，金辉’(1．中航航空电子有限公司，北京100086；2．北京航空航天大学飞行器控制一体化技术重点实验室，北京，100191；3．总参陆航部驻北京地区军事代表室，北京100086)摘要：无人机自主着舰是无人机飞行控制和仿真的难点，要求具有极高的控制精度和鲁棒性，需要直接面向被控对象的非线性模型和环境不确定性，给出基于非线性工作点校正的控制律结构设计方法。提出一种基于随机鲁棒优化的无人机自主着舰控制律设计方法，使用蒙特卡罗法对

2、不确定域采样，引入拉丁超立方抽样法对控制律参数进行优化，使控制精度在该不确定域内满足设计指标。设计了用于着舰飞行仿真的小型无人机平台和控制系统，进行了物理飞行验证。实际飞行仿真表明，该方法对飞行器模型的结构和参数不敏感，对干扰有较好的抑制作用，同时控制律结构简单，易于工程实现。关键词：仿真；无人机；自主着舰中图分类号：V249文献标识码：AAutonomyCarrierLandingControlSystemDesignandSimulationBasedonStochasticalRobustOptimizationSUNJia—xin91，YANGFan2，LIANXu3，JIN

3、Hui3(1．AVICAvionicsCompanyLimited，Beijing100086；2．BeihangUniversity，Beijing100191；3．ThemilitaryrepresentativeofficeofArmyAirUnit，GeneralStaffDepartmentofPLA，Beijing100086)ABSTI渔CT：Controlandsimulationofautonomycarrierloadingisthekeytechnologyforunmannedairvehicles(UAV)．Anewmethodofcontrollawdes

4、ignforautonomycarrierlandingispurposed，whichisbasedonstochasti-callyrobustoptimizationtechnique．LatinHypercubeSampling(LHS)methodisintroducedtooptimizecontrolpa—rametersinwhichuncertaindomaindefinedbyMonteCarlomethod．AsmaHUAVplatformanditscontrolsystemisdevelopedforrealflightdemonstration．There

5、sultofflightsimulationshowsthatthenewmethodisinsensitivewithmodelstructureandparameters，andithasgoodrobustnessonouterinterference．Furthermore，thecontrollawCanhassimplestructure，andCanbeeasytoimplement．KEYWORDS：simulation；unmannedairvehicle(UAV)；autonomouscarrierlanding1引言目前无人机(UnmannedAirVehicl

6、e，UAV)自主着舰控制是一个研究热点。自主着舰控制要求具有极高的控制精度和鲁棒性。需要直接面向被控对象的非线性模型和环境不确定性，给出基于非线性工作点校正的控制律结构设计方法。基金项目：国家自然科学基金(61175109)，总装重点实验室基金(9140C460101120CA6177)收稿日期：2013—07—18修回日期：2013一08一09在传统控制律设计中，为满足飞机的全包线飞行要求，一般使用调参控制律设计的方法，将飞机在不同工作点(飞行状态)的模型进行线性化处理，根据每个工作点设计相应的控制律，并将这些控制律的参数在全飞行包线中作插值处理，根据飞行的关键参数，如飞行速度和高

7、度等，实时调整控制器的参数，从而获得能工作在全包线下的控制器。随机鲁棒是一种将鲁棒控制与概率论结合的设计与分析方法。设计时在数学模型中加入已知的不确定因素，使系统飞行包线包含会遇到的“最坏状态”，并优化控制器的参数，使闭环系统在“理想状态”与“最坏状态”间的稳定概率满足设计要求，即“风险指数Risk”满足设计要求。B．T．一83—Polyaka等人⋯提出将随机鲁棒与LQR方法相结合，用于控制律设计。J．F．Horn等人旧。使用随机鲁棒的方法设计了直升机的内