基于自适应模糊控制的飞机自动着陆系统

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1、基于自适应模糊控制的飞机自动着陆系统高冰(中国民航大学工程技术训练中心,天津)摘要：为了更好地完成着陆任务，本文引入自适应模糊控制算法应用于飞机自动着陆时下降以及改平的纵向控制中，利用变论域收缩因子来优化模糊控制器的量化因子，同时配合模糊规则对比例因子的自适应调整，从而使飞机更精确地跟踪下滑道。通过仿真表明该控制系统具有良好的动态性能，有效地提高了飞机自动着陆精度。关键词：自动着陆；变论域；量化因子；比例因子；自适应模糊控制中图分类号：TP273文献标识：AAirplaneAutomaticLa

2、ndingSystemBasedonAdaptiveFuzzyControlGaoBing(CivilAviationUniversityofChina,EngineeringTechnicalTrainingCenter,Tianjin,China)Abstract：Inordertofinishthelandingtaskwell,controlalgorithmofadaptivefuzzywasintroducedtocontrolthedeclineandflareoflongitud

3、e.Theshrinkagefactorofvariableuniversewasusedtooptimizethequantifyingfactoroffuzzycontroller,andthescalefactorwasadjustedadaptivelybyfuzzyrules.Itisprovedthattheadaptivefuzzycontrolsystemhasagooddynamicperformanceandimprovestheautomaticlandingprecisi

4、on.Keywords：automaticlanding;variableuniverse;quantifyingfactor;scalefactor;adaptivefuzzycontrol1引言飞机的进近着陆是飞机整个过程中事故多发的阶段，随着现代飞机的速度提高，体积的增大，单纯依靠目视来完成着陆越来越困难，尤其对于现在的大型民用机而言，要想飞机安全，准确地完成着陆任务必须要依靠机场安装的着陆信号引导设备，利用无线电、微波等导航技术向飞机发送着陆引导信息，使飞机自动驾驶仪跟踪引导信号指示作者

5、简介：高冰（1983—），男，助教，E-mail：gbhill@126.com。对于飞机飞行控制而言，主要分为横向和纵向通道的控制，横向控制主要用于着陆引导信号的截获，而截获后自动驾驶仪则主要依靠对纵向通道的控制来跟踪着陆系统提供的下滑道。在自动着陆系统中运用不同的控制算法其控制效果也是不同的，早先将PID控制引入到自动着陆当中，虽然PID控制的精度比较高，但是动态性能难以满足要求，后来随着智能控制的兴起，自动着陆系统开始引入更好的智能算法，像模糊控制和神经网络控制等等，单纯的运用模糊控制算法虽

6、然动态性和抗干扰性较好，但是控制精度较差。神经网络控制由于网络训练问题不能达到响应的快速性，而如果利用多种智能算法进行复合控制的话，那么系统响应的动态性能必然会受到影响[1]。基于上述分析，本文利用自适应模糊算法对飞机着陆过程中的下降，改平进行控制，通过调整量化因子和比例因子实现模糊论域的自适应改变，从而提高控制精度[2]，实现良好的动态性能。2自动着陆控制系统目前飞机的飞行操纵系统主要采用电传操作系统，针对纵向控制而言，飞行员或者飞行管理计算机通过电信号传输给飞行控制计算机，飞行控制计算机则根

7、据指令输入驱动伺服作动器进而控制升降舵或者水平安定面从而完成飞机纵向的控制。飞机纵向运动的微分方程表达式为:(1)式中P为发动机推力，v为飞行速度，α为迎角，ωz俯仰角速度，J为俯仰角，h为飞行高度，为纵向位移，Q为阻力，M为纵向力矩。系统的状态变量为（1）式中个参数变量，控制量为升降舵的偏转量和发动机油门杆角度。根据精确线性反馈化理论，上述非线性微分方程在满足相对阶以及内动态子系统稳定两个条件下完全可以等效为线性系统[3][4]。本文控制系统研究是基于飞机在进近下降，改平以及着陆这几个阶段进行

8、的，是以对准航向道后为起始点进行控制的[5]，飞机可以只通过升降舵的偏转来改变飞行高度，因此本文研究的控制系统结构图如图1所示。图1纵向控制结构图Fig.1Structureoflongitudinalcontrol整个纵向控制系统可以分为高度控制回路和姿态控制回路，姿态控制回路又分为俯仰角回路和俯仰角速率回路。3.自适应模糊控制器的设计自适应模糊控制算法通常有两种：一是模糊规则的在线自调整算法；二是变论域的模糊控制算法。变论域方法实现既可以将输入输出论域每个点都乘以收缩因子，也可以通过调整量化