无人机全包线模糊T-S建模

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1、2013年9月北京航空航天大学学报September2013第39卷第9期JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsV01．39No．9无人机全包线模糊T-S建模刘智王勇(北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京100191)摘要：针对无人机大包线一体化飞行控制要求，提出全包线模糊T-S(Takagi-Suge-no)建模方法．该方法根据非仿射系统的局部线性化原理，将模糊T—S建模转化为仅对模糊规则中隶属度函数的中心和宽度的优

2、化过程，优化的代价函数为模糊T—S模型对无人机全包线稳定性和操纵性的逼近误差的加权值．基于敏感度逐步扩展前件变量的模糊集以实现全局优化，确定模糊规则的数量和隶属度函数的初值．采用对正则因子启发式调整的Levenberg—Mar·quardt算法进行快速的局部优化．算例表明，建模算法收敛迅速，所建立的模糊T-s模型采用少量模糊规则实现了对无人机全包线稳定性和操纵性的高精度逼近，适用于无人机全包线一体化控制．关键词：局部线性化；模糊T—s模型；全飞行包线；Levenberg-Marquardt算法中图

3、分类号：V249文献标识码：A文章编号：1001-5965(2013)09—1181-06DesignoffuzzyT·SmodelofunmannedaerialvehicleinfullenvelopeLiuZhiWangYong(SchoolofAutomationScienceandElectricalEngineering，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)Abstract：Themetho

4、dofconstructingfuzzyT-Smodelinfullenvelopewasdesignedfortheintegratedflightcontrolofunmannedaerialvehicle(UAV)inentireenvelope．Basedonthelocallinearizationofnon-af-finesystem，thedesignoffuzzyT-Smodelwastransformedtotheoptimizationofthecentersandwidtho

5、fmembershipfunctions，withtheweightedapproximationerrorsofthestabilityandhandingperformancesofUAVascostfunction．Theglobaloptimizationwasconductedviaextensionoffuzzysetsofpremisevariablesaccordingtothesensitivity，providingthenumberoffuzzyrulesandinitial

6、valueofmembershipfunctions．FastlocaloptimizationwasperformedemployingLevenberg-Marquardtalgorithmwiththeheuristicmodificationofregularfactor．Theexampleshowsthealgorithmconvergesrapidly，andthatthefuzzyT—Smodelconstructedrealizeshigh—precisionapproximat

7、ionofstabilityandhandingperformancesofUAVinfullenvelopewithlessfuzzyrules，whichissuitablefortheintegratedcontrolofUAVinfullenvelope．Keywords：locallinearization；fuzzyT—Smodel；fullflightenvelope；Levenberg-Marquardtalgorithm当今复杂的侦查和作战环境，要求无人机的飞行包线不断扩展．而无

8、人机的气动特性随马赫数、高度和迎角剧烈变化，给控制律设计带来极大挑战．工程上根据马赫数和高度进行增益调参的方法设计繁琐且无法保证全包线的稳定性⋯．许多学者基于线性变参数(LPV，LinearParameterVarying)系统，设计保证全包线稳定的自增益调度控制器，但LPV模型依赖平衡点且控制器受到调度参数变化率的限制¨1．基于模糊T-S(Takagi—Sugeno)模型的控制是采用隶属度函数将一系列局部线性模型平滑连接起来，根据平行分布式补偿原理将状态反馈控制、鲁棒控制、跟踪控