基于自适应控制的飞机直接自修复控制方法研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:youki2008
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本文主要针对民航机、无人机、直升机在故障情况下进行自修复控制方法研究,在自适应控制方法的基础上引入自适应补偿器、模糊控制器、干扰观测器、多模型模块、量子调控模块改进自适应控制效果,增强飞机对故障和干扰的补偿及适应能力,从而提高飞机的自修复控制能力,并具有一定的飞行品质。主要研究了飞机故障下自修复控制的3个科学问题,分别是(1)飞机发生高空高速瞬时故障再测良好时的再测复现问题;(2)飞机同时发生故障与干扰时的自修复控制问题;(3)飞机发生多重故障的自修复控制问题。最后在四悬翼直升机半物理仿真平台上验证本文设计的一种直接自修复控制方案。  飞机飞行运动属于快变模态,对故障诊断的快速性要求很高,故障诊断的快速性和准确性是矛盾的。为了解决二者矛盾,本文采用了先直接自修复控制后故障检测的方案,提出了基于直接自适应控制的民航机舵面故障再测复现方法,该方法对故障检测没有实时性要求,且有较好的故障检测精度,尤其适用于民航机在高空高速瞬时发生并返场维护再测良好的舵面故障的检测和控制。该方法适用于飞机失事后进行事故原因分析,以供航空公司及主管当局等有关部门使用。  飞机的干扰和故障同时存在时,常规自适应控制方案只能一般性地补偿干扰和故障的影响,对干扰的鲁棒性和对故障的适应性较差。本文提出了将干扰观测器与量子调控相结合的方法,对干扰和故障有针对性的进行补偿,增强故障处理、干扰补偿的能力,提高了飞机飞行控制系统的自修复能力和抗干扰能力。无人机和直升机中的数字仿真结果和四悬翼直升机的半物理仿真平台验证结果均表明了该方案对干扰与故障都具有较强的自修复能力。  针对飞机的多重故障,以自适应补偿控制为基本控制律,对故障进行补偿,引入量子调控技术,解决多重故障的处理问题。本文提出了基于量子调控与自适应补偿控制的直接自修复控制方法,对飞机多重故障下的控制具有良好的自修复能力。直升机中的仿真结果表明了量子调控技术对多重故障的补偿处理具有一定的有效性。  针对四悬翼直升机半物理仿真平台,考虑干扰和故障同时存在,采用基于量子调控与干扰观测器的自适应补偿控制方法,完成四悬翼直升机自修复控制的半物理仿真平台验证。平台验证结果表明了该方案的可行性,显示了本文研究成果具有良好的应用前景。
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