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结冰条件下的飞行控制律重构设计方法

王良禹 徐浩军 李颖晖 李哲

王良禹, 徐浩军, 李颖晖, 等 . 结冰条件下的飞行控制律重构设计方法[J]. 北京航空航天大学学报, 2019, 45(3): 606-613. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0358
引用本文: 王良禹, 徐浩军, 李颖晖, 等 . 结冰条件下的飞行控制律重构设计方法[J]. 北京航空航天大学学报, 2019, 45(3): 606-613. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0358
WANG Liangyu, XU Haojun, LI Yinghui, et al. Reconfigurable design method of flight control law under icing conditions[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2019, 45(3): 606-613. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0358(in Chinese)
Citation: WANG Liangyu, XU Haojun, LI Yinghui, et al. Reconfigurable design method of flight control law under icing conditions[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2019, 45(3): 606-613. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0358(in Chinese)

结冰条件下的飞行控制律重构设计方法

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0358
基金项目: 

国家"973"计划 2015CB755800

民用飞机专项科研 MJ-2015-F-019

详细信息
    作者简介:

    王良禹  男, 硕士研究生。主要研究方向:飞行力学及飞行仿真

    徐浩军  男, 硕士, 教授, 博士生导师。主要研究方向:飞行力学及飞行安全、隐身

    通讯作者:

    徐浩军, E-mail:xuhaojun1965@163.com

  • 中图分类号: V212

Reconfigurable design method of flight control law under icing conditions

Funds: 

National Basic Research Program of China 2015CB755800

Civil Aircraft Research Special MJ-2015-F-019

More Information
  • 摘要:

    针对飞机结冰条件下的飞行安全问题,在线性结冰影响模型的基础上构建了非线性结冰影响模型,并建立了结冰飞机纵向非线性动力学模型。利用反馈线性化理论与模糊控制原理相结合,重构设计了结冰条件下的纵向控制律,既保证了动态响应特性,又改善了控制器的抗干扰能力,使飞机具备一定的容冰飞行能力。通过仿真模拟了飞机在不同结冰严重程度以及干扰下的纵向响应,并与常规PID控制进行对比,验证了设计控制律的有效性和抗干扰能力。结果表明,该设计方案下的各状态参数动态响应均能较快较好地收敛,能更精准快速地跟踪俯仰角指令,且抗干扰能力、动态性能均优于常规PID控制。

     

  • 图 1  NACA 0012翼型升力系数曲线[20]

    Figure 1.  Lift coefficient curves of NACA 0012 airfoil[20]

    图 2  升力系数曲线

    Figure 2.  Lift coefficient curves

    图 3  模糊控制原理图

    Figure 3.  Schematic diagram of fuzzy control

    图 4  隶属函数的形状及分布

    Figure 4.  Shape and distribution of membership functions

    图 5  模糊控制系统的Simulink仿真结构

    Figure 5.  Simulink simulation structure of fuzzy control system

    图 6  纵向控制系统的结构模块

    Figure 6.  Structural module of longitudinal control system

    图 7  结冰飞机动态响应曲线

    Figure 7.  Dynamic response curves of icing aircraft

    图 8  中等程度干扰下结冰飞机纵向响应曲线

    Figure 8.  Longitudinal response curves of icing aircraft under moderate interference

    表  1  纵向飞行品质要求

    Table  1.   Longitudinal flight quality requirements

    标准 界限
    上升时间 tr≤5 s
    超调量 σ < 20%
    稳态误差 ess≤0.1
    调节时间 ts≤8 s
    短周期阻尼比 0.3≤ζsp≤2
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    表  2  模糊语言规则库

    Table  2.   Fuzzy language rule base

    E NB NM NS ZO PS PM PB
    NB PB PB PM PM PS ZO ZO
    NM PB PB PM PS PS ZO NS
    NS PB PM PM PS ZO NS NS
    ZO PM PM PS ZO NS NM NM
    PS PS PS ZO NS NS NM NB
    PM PS ZO NS NM NM NM NB
    PB ZO ZO NM NM NM NB NB
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    表  3  俯仰角响应的性能品质

    Table  3.   Performance quality of pitch angle response

    性能品质 设计控制律 PID控制
    η=0.15 η=0.3 η=0.15 η=0.3
    tr/s 0.47 0.51 1.54 1.63
    σ/% 0 0 10.29 11.14
    ess 0 0 0.02 0.02
    ts/s 0.9 0.92 5.23 6.68
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-06-13
  • 录用日期:  2018-09-14
  • 网络出版日期:  2019-03-20

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