非线性飞机电传增稳系统设计与仿真

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1、CompuferEngineeringnndApplicolif】nx计算机工程与蛊甩非线性飞机电传增稳系统没汁与仿真李秋菊1，廖旎焕’，刘楷安2LIQiuju。，LIAONmuan。，LlUKaianz1．华北水利水电学院电力系，郑州4500112．华北水利水电学院机械系，郑州4500ll1．DepanlnentofPower，NonhChillaInstituteofWaterConservancy锄dHydmelcctricPower．Zhengzhou4500ll，China2．DepartmentofMechanicalEngineering，Norn

2、lChinaInstituteofW如rConserv锄cy粕dHydroelectricPower，ZhengZhou450011．China‘LIQiuju．LIAoNihuan．LIUKaian．EIectricaItransferinnersystemdesignandsimulationonnonlinearplanemode-．ComputerEngineeringandApp¨cations，20ll，47(9)：217—220．Abstract：Accordingtothecontrolofnonlinearplane，abriefelectri

3、caltransferinnersystemdesi印methodonfli曲twhichh豁highnonlineardynamicalcharacterisgiVen．NonlinearfeedbackcontroImethodisadoptedbasedontheextendedlinear_izationmodelingandsymboIicl粕guageofMatlab-Andthesystemwithfeedback-control-loopisequaltoalinearsystem．Fi-nalIytheresultofsimulationhas

4、pmvedthespecialtiesofthiscontrolmethod．．Keywords：nonlinearplane；modeI；e)【tendedlinearization；Matlabsymboliclanguage；simulation摘要：针对非线性飞机的控制问题，提出了一种适用于大攻角气动参数飞机的电传增稳系统设计方法。该方法针对非线性飞机的数学模型，结合广义扩展线性化理论和Matlab符号语言，进行非线性反馈控制系统设计。设计的飞机闭环系统具有稳定性和线性特性，并利用Matlab／Simulink软件仿真验证了其有效性。关键词：非线性飞机；

5、模型；扩展线性化；Matlab符号语言；仿真D0l：lO．3778巧．issn．1002．8331．2011．09．063文章编号：l002．8331(2011)09．0217一04文献标识码：A中图分类号：TP39i．9l引言现代新型战斗机的机动能力越来越强，大攻角飞行能力已经成为未来空战的需要，在大攻角飞行状态下，飞机的动力学呈现出较强的非线性特性。所以。飞机动力学模型不能再采用基于小扰动假设的线性方程描述的数学模型，同时还必须解决非线性飞机的控制问题。近年来非线性控制在飞控领域的研究和应用逐渐增多，常用的方法有：动态逆方法、扩展线性化方法等”“。针对飞机的

6、非线性模型，首先采用广义的扩展线性化的方法对其进行处理，使飞机的模型具有线性系统矩阵形式，其中矩阵元素为非线性多项式。故系统本质仍是非线性的。然后利用Matlab符号语言．通过模型的极点配置对飞机的内环增稳系统进行设计。该方法设计的非线性反馈控制律使闭环系统成为具有理想稳定裕度的线性系统，在飞行器及其他非线性系统设计中具有一定的通用性。2非线性飞机模礁针对超机动飞机的全量六自由度的非线性数学模型”，直接进行控制器设计是困难的，考虑到增稳系统主要是对飞机内环基本模态运动的稳定系统的设计，根据飞行控制系统设计经验⋯，本设计忽略速度的变化，采用飞机五自由度非线性数学模

7、型，并将其分解为纵向运动和横侧向运动两个系统分别设计。取状态量x=(a，卢，∞。，∞，∞．)1，其中n为攻角，卢为侧滑角，∞，，∞。，和∞．分别为滚转、偏航和俯仰角速率，同时控制量采用基本操纵面偏转角d=(瓯，J，，t)7，其中t，J，和t分别为副翼、方向舵和尾舵偏转角。飞机的纵向运动包括俯仰和翻转运动，常规的控制操纵面是尾舵，其纵向运动非线性方程为：a《(朋一丽去万J，(1)西：萌(x)+圭∑必(2)横侧向运动包括滚转、侧向偏移和偏航3个自由度的运动，常规的控制操纵面是副翼和方向舵，副翼偏转主要控制滚转模态，方向舵和副翼偏转控制荷兰滚模态。为设计方便，将三阶的

8、横侧向方程简化为解耦的一