飞机飞行控制多目标优化研究

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1、第29卷第7期计算机仿真2012年7月文章编号：1006—9348(2012)07—0080—04飞机飞行控制多目标优化研究毕可军，章卫国，刘宝宁，聂瑞(西北工业大学自动化学院。陕西西安710129)摘要：针对飞行控制系统单目标优化算法与飞行品质要求之间缺乏相关性，且物理意义不明确的缺点，提出了一种基于c‘准则的模型参考飞行控制设计多目标优化方法。首先，使用飞行品质建立参考模型，保证所建立的参考模型符合期望飞行品质的要求。然后，通过模型跟随的方法．将飞行品质的要求引入多目标优化中．使得整个优化设计过程物理意义更加明确。最后，使

2、片I多目标NSGA一Ⅱ对某型飞机纵向控制律设计进行数值仿真，结果显示提出的方法可以有效地提高控制器参数整定效率，整定结果满足期望的飞行品质要求。关键词：飞行控制；多目标优化；飞行品质；多目标非劣分层遗传算法中图分类号：V249文献标识码：BMulti-objectiveOptimizationResearchonAircraftFlightControlSystemDesignBasedonCriterionBIKe-jun，ZHANGWei-guo，LIUBao-ning，，NIERui(SchoolofAutomation

3、，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’allShanxi710072，China)ABSTRACT：Withregardtothedisadvantageoflackofcorrelationbetweenthesingleobjectiveoptimizationofflightcontrolsystemandtheflightqualityrequirements，andthedisadvantageofambiguousphysicalmeaning，amulti—ob-ject

4、iveoptimizationmethodbyusingthereferencemodelbasedontheC‘criterionwasproposed．Firstly，therefer-encemodelwasbuiltbasedontheflightquality，whichcanmeetthedemandofthedesiredflightquality．Then，themodelfollowingmethodCanbringtheflightquaiityandtheperformanceofaircraftinto

5、themulti—objectiveoptimiza-tionmethod，whichmakesthewholeprocessofphysicalmeaningmoreexplicit．Finally，usingthemulti—objectiveNSGA—IIfornumericalsimulationofacertaintypeofaircraftlongitudinalcontrollaw，theresultsshowthatthepro-posedmethodCaneffectivelyimprovetheeffici

6、encyofthecontrollerparameterstuning，andthetuningresultsCanmeettheexpectationsoftheflightqualitiesrequirements．KEYWORDS：Flightcontrol；Multiobjectiveoptimization；Flightquality；NSGA—IIl引言新型飞行器向着智能化、多功能化的方向发展，飞机包线越来越大，使得现代控制系统日渐成为一个复杂的大系统。随着飞行器性能的提高，采用人工试凑的方法整定控制器参数，已经成

7、为制约控制系统设计的瓶颈⋯。因此，利用计算机强大的运算能力和逻辑判断能力，按照合适的寻优策略，使用优化算法优化待整定参数的方法，成为了一个研究热点‘2—1。传统PID控制系统具有结构简单H1、易于实现、控制效果好、鲁棒性强、参数物理意义明确等优点，常被用于飞行控制系统的设计中。在参数整定时，通常使用1SE或ITAE等基金项目：航空科学基金(20090753008)收稿日期：2011—07—04修回日期：2011—09—21—80一指标作为优化的唯一单目标，张明涛等采用单目标粒子群优化算法实现了对飞行控制的优化调参¨J，唐强采用

8、了遗传算法实现了对飞控系统的优化调参旧J。但是，单目标ITAE指标只是多个控制系统设计目标的折中．不仅物理意义不明确，有时，还会因为某些目标函数相互排斥而难达到理想的控制效果。控制系统要求的稳、准、快三个特性分别对应于系统的超调量，稳态误差和调节时间。但是，这三者并不是统一的