基于切换多胞的飞行器变增益输出反馈控制

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1、2013年8月北京航空航天大学学报August2013第39卷第8期JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsV01．39No．8基于切换多胞的飞行器变增益输出反馈控制李玮王青董朝阳(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：现代飞行器包线范围不断扩大，飞行器模型参数在飞行包线内呈现大范围变化的特点．针对包线范围参数时变飞行器的稳定性分析与输出反馈镇定问题，提出了基于切换多胞系统

2、的飞行器模型描述方法．结合切换多胞Lyapunov函数与平均驻留时间方法，给出了保证飞行器包线范围渐近稳定的稳定性判据与静态输出反馈形式的变增益镇定控制器综合方法．将所提方法应用于高机动性飞行器的全包线飞行控制器设计，仿真结果表明：该设计方法可放宽对飞行器工作点的平均驻留时间约束，具备较低的设计保守性；所得变增益控制器可消除传统切换控制器的输出跳变现象，具有良好的瞬态响应特性．关键词：切换多胞系统；输出反馈镇定；变增益控制；飞行控制中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1001．5965(2013)08．1106-

3、05Gainscheduledoutput—feedbackcontroIOfaircraftusingswitchedpolytopicsystemapproachLiWeiWangQing(SchoolofAutomationScienceandElectricalEngineering，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)DongChaoyang(SchoolofAeronauticScienceandEngineeri“

4、g，Beiji“gUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)Abstract：Astheflightenvelopebecomeswider，modernaircraftaresufkringfromeversevererparame．tervariationsovertheoperatingenvelope．Tocopewiththestabilityandoutput．feedbackstabilizationDrob．1em，anovelmo

5、delingtechniquewasintroducedfirst，whichwasbasedontheswitchedpolytopicsystemap．proach．EmployingswitchingpolytopicLyapunovfunctionsandtheaveragedwelltimemethod．thecriterionwasdeducedforasymptoticalstabilityoftheaircraftdynamicsacrosstheenvelope．Thecontrolsynthesisme

6、th．odwasalsoprovided，bywhichoneobtainedastaticoutput—feedbackstabilizingcontrollerwithvaryinggains．Theproposedmethodwasappliedtothefull-envelopecontrollawsynthesisofthehighlvmaneuverablevehi．cle．Simulationresultsshowthatthedesignmethodfeatureslowdesignconservation

7、inthatitalleviatestheav．erage—dwell-timeconstraintontheaircraftflightconditions．Thesignaljumpingintraditionalswitchingcontr01．1erscanbeavoidedandthesatisfactorytransientresponsecanbeachievedbytheresultantgain-scheduledcontroller．Keywords：switchedpolytopicsystems；o

8、utput—feedbackstabilization；gainscheduledcontrol；flightPnntr01针对现代飞行器复杂的时变非线性特点，控制工程领域广泛采用增益调度方法⋯设计大包线飞行控制器．增益调度方法虽然简化了控制器的设计与实现，但是在该设计框架下闭环控制系统的稳定性却难以从