基于自适应逆的微型飞行器飞行控制系统

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1、第43卷第2期2011年4月南JournalO尿fNanji航空航天大学学报ngUniversityofAeronautics8LAstronautics基于自适应逆的微型飞行器飞行控制系统蔡红明昂海松郑祥明(南京航空航天大学航空宇航学院，南京，210016)V01．43No．2Apr．2011摘要：飞翼式微型飞行器由于尺寸小、速度低、气动布局特殊和飞行环境复杂多变，其飞行力学具有显著的非线性和非定常特性，传统的控制方法已不能满足要求。本文运用时标分离理论，设计了快变量和慢变量动态逆，同时引入在线神经网络补偿动态

2、逆误差，并采用伪控制补偿器消除作动器争自适应单元之间的相互影响，在此基础上提出了飞翼式微型飞行器的自适应飞行控制系统，并与采用动态逆一PID控制方法设计的飞行控制系统进行比较。仿真结果表明：基于自适应逆的飞行控制系统，具有较强的鲁棒性和指令跟踪能力，比动态逆一PID飞行控制系统更适合于微型飞行器。关键词；微型飞行器；飞行控制系统；神经网络；动态逆中图分类号：V249文献标识码：A文章编号：1005—2615(2011)02-0137—06FlightControlSystemofMAVBasedonAdaptiv

3、eDynamicInversionCaiHongming，AngHaisong，ZhengXiangming(CollegeofAerospaceEngineering，NanjingUniversityofAeronautics＆Astronautics，Naniing，210016，China)Abstract：Theflightdynamicsofflyingwingmicroairvehicle(MAV)isremarkablynonlinearandun—steadybecauseofMAV’Ssmal

4、lsize，lowspeed，specialaerodynamicconfigurationandcomplexflightenvironment．ThetraditionalcontrolmethodsareincompatiblewiththedevelopmentofMAV．Thedy—namicinversionstoslowstatesandfaststatesaredesignedusingthetheoryoftime—scaleseparation．On—lineneuralnetworksare

5、introducedtOcompensatethedynamicinversionerrors。andpseudocontrolcompensationsareusedtocanceltheinteractionbetweentheactuatorsandtheadaptivefactors．TheadaptiveflightcontrolsystemofflyingwingMAVisstudiedbasedonthetheoriesaboveandcomparedwiththeflightcontrolsyst

6、emusingdynamicinversion—PID．Thesimulationresultsdemonstratethattheflightcontrolsystembasedonadaptivedynamicinversionisrobustandcapableoffollowingcommands．Comparedwiththedynamicinversion—PIDcontrolsystem，theadaptivecontrolsystemismoresuitedtoMAV．Keywords：micro

7、airvehicle；flightcontrolstytems；neuralnetworks；dynamicinversion近年来，在广阔的应用前景刺激之下，微型飞行器已经成为一个国际性的研究热点。飞翼式微型飞行器是微型飞行器中发展最为迅速的一个分支，它的低雷诺数效应和非常规气动布局使得其飞行力学特性与常规飞行器有很大差异，具有显著的非线性特性。此外，微型飞行器(Microairvehicle，MAV)易受不稳定气流等不确定因素的影响，因此它还具有明显的非定常特性。经典的线性控制理论难以达到满意的控制效果，因此

8、有必要采用非线性控制理论L1]。动态逆作为一种有效的非线性控制方法，已经有较多研究[24]，但是由于飞机建模不准确、时标分离和不确定性因素的影响，将导致动态逆误差。这就要求采取某种方法对动态逆误差进行补偿，降低收稿日期：2010—03—10；修订日期：2010—12—15通讯作者：昂海松，男，教授，博士生导师，1945年生，E—mail：ahs@nuaa．edu．en。1