基于无味卡尔曼滤波的飞机防滑刹车模糊神经网络控制

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1、学术论文基于无味卡尔曼滤波的飞机防滑刹车模糊神经网络控制刘文胜，王霞，马运柱，陈梦樵（中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙410083）[摘要]根据对飞机刹车过程动力学分析与建模，本文提出了一种基于无味卡尔曼滤波（UKF）的模糊神经网络控制律。本控制律结合了无味卡尔曼滤波对机体速度的良好估计效果和模糊神经网络控制器对不同系统参数的适应能力，能够很好完成对最佳滑移率的追踪任务。Matlab仿真试验结果显示，基于无味卡尔曼滤波的模糊神经网络控制器可以准确的估计飞机滑跑时的速度，改善飞机防滑刹车系统性能，提高刹车效率。[关键词]飞

2、机防滑刹车；滑移率；无味卡尔曼；T-S模糊神经网络[中图分类号]V249.122+.5，TP183[文献标识码]A[文章编码]1003-5451（2017）02-0025-07AFuzzyNeuralNetworkControlofAnti-SkidBrakingSystemBasedonUnscentedKalmanFilter(UKF)LIUWen-sheng,WANGXia,MAYun-zhu,etal(StateKeylaboratoryofPowderMetallurgy,CentralSouthUniversit

3、y,Changsha410083)[Abstract]Accordingtotheforceanalysisofthebodyandthemotion,thenonlineardynamicmodelandproposeafuzzyneuralnetworkcontrolwaspresentedbasedonunscentedKalmanfilterestimatealgorithm.FNNcontrollerhasgoodparameteradaptiveability.Usingtheaircraftsystemstat

4、eestimatedbyUKFastheinputs,FNNcontrollercanrapidtracktheoptimalslipratio.MatlabsimulationshowedthatFNNcontrolbasedonUKFestimatealgorithmcanaccurateestimatetheaircraftvelocity,improvetheaircraftbrakingperformanceandefficiency.[Keywords]anti-skidbraking;slipratio;uns

5、centedKalmanfilter;T-Sfuzzyneuralnetwork飞机防滑刹车控制系统是飞机完成安全降落的关键飞机防滑刹车系统是一个高阶非线性复杂系统，其[2-3]设备。传统防滑控制系统中通常采用PID+PBM控制方结构和参数具有时变性和不确定性。近年来智能控法，该方法对于精确模型的控制系统的控制效果很好，但制理论在飞机防滑刹车非线性系统中得到了广泛应用，[4-5]存在低速打滑现象，鲁棒性较差，尤其是在积雪跑道和混并实现了很好的控制效果，本文采用模糊神经网络控[6]合跑道时控制效果较差，而滑移率控制可以很好的解

6、决制以克服系统非线性，增强系统参数适应鲁棒性。由[1]此类问题。于飞机着陆滑跑时的真实速度难以测量，而滑移率控制国家高技术研究发展计划（2009AA034300）资助项目作者简介：刘文胜（1967-），男，教授，博士生导师，主要从事材料学、航空制动材料与系统方向的研究。·25·基于无味卡尔曼滤波的飞机防滑刹车模糊神经网络控制.对其依赖较大，因此引入无味卡尔曼滤波对飞机防滑刹.V[7]x(t)=.车控制系统进行在线状态估计和实时滤波。ωT+K·V−1JCSV20v2xM1最佳滑移率防滑刹

7、车控制原理(G−1JCSV2)(b−uH)−(T+K·V)h2y20v−u1(a+b+uH−uH)M12飞机刹车制动主要依靠刹车时轮胎和地面间产生的=(G−1JCySV2)(a+u1H)+(T0+Kv·V)h2结合力。结合系数受多种因素的影响，飞机滑跑时机轮−u2(a+b+uH−uH)M12ur((G−1JCSV2)(b−uH)−(T+K·V)h)滑移率综合反映了飞机滑跑时的运动特性，通过调节刹1k2y20v

8、车压力进行滑移率控制，因此滑移率成为飞机防滑刹车nI(a+b+u1H−u2H)k−bu控制中重要的被控量。滑移率定义为Iσ=V−Rω（1）（3）V式中参数符号含义详见参考文献[2,5]。如图1所示，当刹车系统在某工况下工作时，机轮与飞机防滑刹车系统非线性模型可表示