反馈线性化超低空空投抗侧风滑模控制律设计-论文.pdf

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1、第32卷第3期应用科学学报Vo1．32No．32014年5月JOURNALOFAPPLIEDSCIENCES—ElectronicsandInformationEngineeringMay2014DOI：10．3969／j．issn．0255—8297．2014．03．013反馈线性化超低空空投抗侧风滑模控制律设计刘日，孙秀霞，李大东，董文瀚空军工程大学航空航天工程学院，西安710038摘要：超低空空投过程中货台运动与侧风干扰耦合会影响载机的安全性和空投任务的完成，为此提出了基于反馈线性化和滑模变结构相结合的控制律设计方法．利用微分几何反馈线性化完成系统解耦线性化，在此基础上采用滑模变

2、结构控制设计系统内环姿态角的跟踪控制器，保证了系统鲁棒性，并结合外环PID轨迹保持控制完成整个飞行控制系统设计．仿真验证了控制器的鲁棒性，且满足空投战技指标要求．关键词：超低空空投：侧风；非线性反馈线性化；滑模变结构控制；鲁棒性中图分类号：V249文章编号：0255—8297(2014)03—0311-08CounteractingCrosswindSlidingModeControlofUltra-lowAltitudeAirdropBasedonFeedbackLinearizationLIURi，SUNXiu-xia，LIDa-dong，DONGWen-hunSchoolofAe

3、ronauticsandAstronauticsEngineering，AirForceEngineeringUniversity，Xi’an710038,ChinaAbstract：Translationoftheinnercargocoupledwiththecrosswindthreatsflightsafetyandafectsthemissionofairdrop．Tosolvetheproblem，acontrollercombiningfeedbacklinearizationwithvariablestructureisproposed．Thesystemisdecou

4、pledandlinearizedusingadiferentialgeometryfeedbacklinearizationtechnique．Thus，theinnerloopforaltitudeanglecontrolisdesignedbyusingthevariablestructuretheorySOthatsystemrobustnessisensured．TheflightcontrolsystemiscompletedbycombiningwiththeouterloopPIDcontrolforpath—hold．Simulationresultsconfirmt

5、hatacontrollerwithstrongrobustnesscansatisfytheairdropindexes．Keywords：ultra-lowaltitudeairdrop，crosswind，nonlinearfeedbacklinearization，slidingmodevariablestructurecontrol，robustness超低空空投是指利用降落伞等动力减速器在超牵引货台出舱过程中，货台运动与风扰动耦合，使载低空将重型武器装备、给养等空投至指定区域．在战机横侧向运动十分复杂．强侧风可使载机偏离空投区时部队的秘密集结、突发性自然灾害的救援等诸多领域

6、，且不稳的姿态易造成翼尖触地或者某一主轮承载域，超低空空投都扮演着不可替代的重要角色，并逐过大．在超低空高度上可供驾驶员调整时间短，一旦渐受到部队和专家学者的高度重视⋯1．失控就有撞地危险．因此，有必要针对超低空空投横针对超低空空投课题，早期的研究主要集中于静侧向控制问题展开研究．态大气环境下的空投过程建模[2-3]、软件研发[_5]及控文献l101研究了空投过程载机不同舱门状态(打制律设计【6】等．随着空投飞行试验的拓展和理论研究开／关闭)、不同飞行马赫数等条件下的升阻特性，指的不断深入，复杂大气扰动对超低空空投带来的实际出了沿机身和翼展的流场特性对空投任务的完成和载安全性问题日益凸

7、显【7-9J．由于太阳照射等因素，低空机飞行安全的影响．文献『l11针对复杂大气扰动下的气流相对于高空更加复杂，飞机易受强侧风影响．在空投过程，提出了增加操纵舵面的控制补偿建议．文收稿日期：2013—04，18：修订日期：2014—03—22基金项目：国家自然科学基金(No．60904038)：航空科学基金(No．20121396008)~作者简介：刘日，博士生，研究方向：飞行控制、先进控制理论，E—mail：lrtaiyang@126．com