基于控制分配的一类变体飞行器容错控制.pdf

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1、2014年3月第40卷第3期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsMarch2014V01．40NO．3基于控制分配的一类变体飞行器容错控制江未来董朝阳王通王青(北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100191)(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：针对一类含有执行器故障的新型操纵面变体飞行器的容错控制问题，将控制分配方法和整数规划理论相结合，提出了一种基于控制分配的容错控制方法．首先设计虚拟控制律，使飞行器的状态变量

2、跟踪参考模型．然后通过执行阵列重构将执行器的概率性故障及饱和约束转化为整数规划中的决策变量的约束，迸而将控制分配问题转换成一类决策变量概率可变的整数规划问题．为保证解算的有效性及收敛性，运用改进的遗传算法进行求解．仿真结果表明，飞行器在执行器发生故障的情形下，仍具有良好的跟踪性能．关键词：变体飞行器；容错控制；控制分配；整数规划；遗传算法中图分类号：V249．1文献标识码：A文章编号：1001—5965(2014)03-0355-05FaulttolerantcontroIbasedoncontroIallocationformorphin

3、gaircraftmodelJiangWeilaiDongChaoyang(SchoolofAeronauticScienceandEngineering，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)WangTongWangQing(SchoolofAutomationScienceandElectricalEngineering，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，Ch

4、ina)Abstract：Tocopewiththefaulttolerantcontrolproblemofinnovativecontroleffectors(ICE)morphingaircraftwithactuatorfault，employingcontrolallocationmethodandtheoryofintegerprogramming，afaulttol—erantcontrolschemebasedoncontrolallocationwasproposed．Firstly，virtualcontrollawwa

5、sdesignedtoas-surethattheICEaircraftcantrackadesiredreferencemodel．Afterwards，theprobabilisticfaultandsatura—tionconstraintofactuatorsweretranslatedintodecisionvariablesconstraintofintegerprogrammingbythereconfigurationofdistributedshape—changeeffectorarrays．Inthisway，thep

6、roblemofcontrolallocationwasconsideredasaclassofintegerprogrammingproblemwithprobabilisticdecisionvariables．Toensureavailabil—ityandconvergence，optimizedgeneticalgorithmwasusedtosolvetheproblem．SimulationresuhsshowsthatICEaircraftwithactuatorfaultalsohasgoodtrackingperform

7、ance．Keywords：morphingaircraft；faulttolerantcontrol；controlallocation；integerprogramming；geneticalgorithm新型操纵面(ICE，InnovativeControlEffector)变体飞行器是NASALangley研究中心以Lock—heedMartin公司的ICE飞机的气动外形为基础，提出的一种利用机翼局部变形控制飞行器的概念设计卜2

8、．与传统的集中驱动方式不同，这类变体飞行器使用大量体积小、专用性低、分布式的驱动器和传感器阵列来实现飞行

9、器的控制，从而提升了飞行器的气动效率、加快响应速度、增大冗余度和扩展性㈧．但分布式驱动方式的引入，给这类飞行器的变形控制、控制分配、容错控制等问题带收稿日期：2013-05—13