特征结构配置方法在飞控系统设计中的应用

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1、摘要现代高性能飞机对飞行控制系统提出了更高的要求，使用古典控制理论设计先进飞机的飞行控制系统则变得日益困难。为了获得更好的飞行品质，许多现代控制方法被应用到飞机飞行控制系统中。本文在深入研究现代控制方法(特征结构配置方法)，并将该方法应用在常规飞机、推力矢量飞机和采用直接力控制飞机的飞行控制系统设计中。论文的主要研究内容如下：着重研究了如何将特征结构配置方法成功地运用到飞行控制系统设计中，并给出了特征结构配置设计的具体步骤。以某常规飞机为例对飞机纵向、侧向许多飞行模态(俯仰姿态保持、高度保持、纵向着陆、协调转弯、航向保持、

2、侧向偏离修正和给定航迹控制)进行了设计与仿真；所设计的飞行控制系统均达到了一级飞行品质；并开发了界面良好、操作方便的飞行控制律设计软件包。用一种改进的特征结构配置方法对某先进推力矢量飞机纵、侧向飞行控制系统进行了设计。该方法是在采用输出反馈配置系统的闭环特征值和特征向量的同时，引入了前馈补偿器和积分器。用这种改进方法所设计的系统不仅具有良好的快速跟踪特性，而且还具有良好的鲁棒性。而且该系统还可实现绕三个轴滚转的动态过程完全相同。对主动控制飞机，先用特征结构配置方法进行了直接升力模态的设计；然后应用一种非线性控制方法对航向指

3、向模态进行了设计。用该非线性控制方法设计的飞行控制系统不仅能够实现动态解耦控制，获得良好的动态性能，而且对模型不够准确或系统内部参数发生变化具有较强的适应性。关键字：特征结构配置，反馈增益，推力矢量，直接力AbstractModemhighperformanceaircraftneedmoreadvancedfightcontrolsystems，whileitismoredifficulttodesignthesesystemsbyusingtheclassicalcontroltheoryonly．Toobtamthe

4、betterflightqualities．manymodemcontrolmethodsareappliedinthedesignofaircraftflightcontrolsystems．Flightcontrolsystemsaredesignedbyeigenstructureassignmentmethodfor拄adRmnalaircraft。aircraftwiththrustvectorandaircraftwithdirectforcecontrolinthispaper．nlemainworksoft

5、hepaperaregivenasfollows：Howtosuccessfullyapplytheeigenstructureassignmentmethodinflightcontrolsystemsisstudied．111edesignstepofeigenstructureassignmentmethodisgiven．Someaircraftmodes，suchasattitudehold，altitudehold，automaticlandmg，turncoordination,headingholdandl

6、ateralbiasmodificationaredesignedandsimulated．Flightperformancereachesthefirst—classofflyingquality．Finallythesoftwareofflightcontrollawisprogrammed．Ithasgoodinterfaceandisconvenient协use．Animprovedeigenstructttreassignmentmethodisappliedtodesigntheflightcontrolsys

7、temforaircraftwiththrustvector．Themethodadoptsoutputfeedbacktoassigntheeigenvalueandeigenvectoroftheclosedloopsystem，andatfilesametimeitintroducesafeedforwardcompensatorandanintegrator．Thecontrolsystemdesignedbytheimprovedmethodhasgoodfollowingperformanceandrobust

8、ness．Thecontrolsystemrealizesthattherotationsaroundthreeaxeshavethesamedynamicresponse．Foraircraftwimactivecontr01．eigenstructureassignmentmethodisfirst