无人机起飞控制系统模糊控制器设计仿真研究

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1、第33卷第5期计算机仿真2016年5月文章编号：1006—9348(2016)05-0058-05无人机起飞控制系统模糊控制器设计仿真研究刘卫华1，刘涛2，张浩3(1．海军航空工程学院科研部，山东烟台264001；2．海军航空工程学院飞行器工程系，山东烟台264001；3．海军92664部队，山东青岛266400)摘要：在固定翼无人机的起飞控制系统优化中，为了提高无人机起飞的稳定性，提出了一种非线性模糊控制器，重点解决横侧向的滑跑纠偏控制问题。横侧向采用侧向偏差和侧向速度组合的PID控制结构，设计了模糊控制器，以解决跑道精准定位与消除侧

2、偏角和侧偏距的矛盾，保证滑跑纠偏控制率的快速性和准确性。首先，建立了滑跑起飞横侧向控制模型和工作原理；其次，分运行模型、推理系统设计、规则库确定、程序流程设计四个部分设计了非线性模糊控制器；最后，采用Maflab对控制器的基本性能进行了仿真验证，并对比例因子对模糊控制器性能的影响进行分析。最后得出所设计的模糊控制器对无人机起飞横侧向控制系统具有良好的控制效果。关键词：模糊控制器；比例因子；仿真分析中圈分类号：TP273+．4；TP391．9文献标识码：BFuzzyControllerDesignandSimulationforDepar

3、tureControlSystemofv斟UUWei—hual，LIUTa02．ZHANGHao’(1．SectionofScientificResearch，NavalAeronauticalandAstronauticalUniversity，YantaiShandong264001，China；2．DepartmentofAircraftEngineering，NavalAeronauticalandAstronauticalUniversity，YantaiShandong264001，China；3．92664thUnitof

4、PLA，QingdsoShandong266400，China)ABSTRACT：ThispaperdealswiththeproblemoffuzzycontrollerdesignforthelateraltaxiingdeviationcorrectioncontrolofUAV．Toeliminatelateraldeviationandlateralvelocity，thelateraltaxiingdeviationcorrectioncontrollawhastheinterpolatedvariant—parameter

5、PIDcontroHerandthefuzzycontroller．First，themodelandoperatingprinci-pleoflateraltaxiingcontrolsystemisintroduced．Second，thenonlinearfuzzycontrollerisdesignedwiththebasicstructureintermsofmimingmodel，fuzzyinferencesystem，nilebase，andfuzzificationprocedure．Finally，anu·meric

6、alexampleisprovidedtodemonstratethevalidityofthepmpeseddesignapproach，andtheresultshowsthatthedesignedfuzzycontrollerhasoptimalcontrolperformance．KEYWORDS：FuzzyController；ScaleFactor；SimulationAnalysis1引言无人驾驶飞机(无人机)属于空中飞行的无人驾驶机器系统。由于其造价低廉、操纵灵活，无人机的应用领域非常广泛，涉及到军用、民用等诸多场合。

7、如：侦察、巡逻、攻击、通信中继、大地测量、各种靶标、城市检测等。无人机的起飞与着陆是最容易出事故的环节。据统计、大部分无人机的事故发生在起飞／着陆阶段。在起飞和着陆阶段无人机有着与空中飞行不同的动力学和运动学特性。也有着不同的飞行控制律，控制较为复杂和困难。因此，本文针对固定翼无人机滑跑起飞系统的控制问题，基于方兴未艾的模糊控制理论。收稿日期：2015—06一II修回日期：2015—07—28—58一进行非线性模糊控制器的设计与仿真研究。模糊控制理论的兴起源于经典控制理论和现代控制理论在面对现代系统的复杂性、测量的不确定性以及系统动力学

8、的不确定性等实际问题时所遇到的瓶颈。1965年，美国著名学者Zadeh创立了模糊集合论，为解决复杂系统的控制问题提供了强有力的数学工具¨qo；到了1974年，Mamdani创立了基于模糊语言描述控制规则的模