结构受损飞机动力学模型与飞行控制方法

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1、2013年2月第39卷第2期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsFebruary2013V01．39No．2结构受损飞机动力学模型与飞行控制方法钟友武倪少波杨凌宇申功璋(北京航天自动控制研究所，北京100854)(北京航空航天大学飞行器控制一体化技术重点实验室，北京100191)摘要：为实现对结构部分受损飞机的安全控制，建立了其动力学模型，通过分析将结构受损飞机的旋转运动分解为正常飞机旋转运动和由于受损引起的扰动运动，将结构受损飞机的控制转化

2、为对扰动等不确定性因素的抑制问题．提出了一种基于扩张状态观测器的轨迹线性化控制方法进行飞行控制律设计，使系统具有较强的鲁棒性．仿真结果表明：当飞机右侧机翼缺损15％半翼展长时，控制系统能实现结构受损飞机的解耦控制，角速度响应能较好地跟踪指令，有效抑制了结构受损带来的不确定性和扰动．关键词：结构受损；动力学模型；飞行控制；扩张状态观测器；轨迹线性化控制中图分类号：V249．1文献标识码：A文章编号：1001．5965(2013)02-0154-05Dynamicmodelandflightcontrolmethodforstructu

3、redamagedaircraftZhongYouwuNiShaobo(BeijingAerospaceAutomaticControlInstitute，Beijing100854，China)YangLingyuShenGongzhang(ScienceandTechnologyOilAircraftControlLaboratory，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)Abstract：Thedynamicmodelofastruc

4、turedamagedaircraftwaspresented，fordesigningflightcontrollawtoensureflightsafetywhentheaircraftstructuredamagedpartially．Afteranalyzingthedynamicmodel，therotationalmotionofstructuredamagedaircraftcouldbedecomposedtonormalaircraftrotationalmotionanddisturbancemotionbyst

5、ructuraldamage．Thecontrolofstructuredamagedaircraftcouldbetranslatedtosup—pressthedisturbancemotionanduncertainties．Atrajectorylinearizationcontrolmethodbasedonextendedstateobserverwasproposedtodesigntherobustflightcontrollaw．Thesimulationresultsindicatethat，theflightc

6、ontrolsystemcanachievethedecouplecontroloftheaircraftwhentherightwinglost15％．Andtheat-tituderateresponsefollowsthecommandwell．Thecontrolsystemcanenduretheuncertaintiesanddisturb—ancebecauseofstructuredamage．Keywords：structuredamage；dynamicmodel；flightcontrol；extendedst

7、ateobserver；trajectorylinear-izatiOffcontro】结构损伤给飞行安全带来了极大的威胁，造成严重的生命和财产损失¨。31，如1985年日本航空一架B747因立尾脱落坠毁，导致520人死亡；2003年一架A300在伊拉克受地空导弹袭击左机翼严重受损，飞行员控制飞机迫降成功’1。。．因此，可探索在部分结构受损情况下的飞行控制，针对结构损伤的飞行控制扩展了传统容错飞行控制的研究范围，需要综合考虑气动、结构、推进和控制等因素，是一个多学科综合问题．美国NASA启动了IRAC(IntegratedResil

8、ientAircraftContr01)计划，在传统布局飞机结构受损情况下的建模和控制方法研究上取得了一些阶段收稿日期：2011．11．30；网络出版时间：2013-01-2309：48网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms