专利名称：一种参数不确定性飞行器倾斜角控制系统极限环抑制方法
技术领域：
本发明涉及一种参数不确定性飞行器倾斜角控制系统极限环抑制方法，它是针对非线性飞行器倾斜角控制系统，用于抑制由于飞行器倾斜角控制系统非线性部分而引起的倾斜角极限环振荡现象，克服了参数不确定性，属于自动控制技术领域。
背景技术：
飞行器是一个复杂的非线性模型，在飞行控制中也必不可少的掺杂着控制饱和、迟滞、摩擦等现象，所以经典的线性控制理论直接在飞行器上应用比较困难。并且，由于非线性环节的存在，可能产生一种振幅不变的持续震荡一极限环振荡。飞行器上出现极限环振荡，不仅影响驾驶员操作的精确性，还会影响飞行器的飞行品质和飞行任务。所以，飞行器控制系统中极限环现象的抑制飞行控制中不可避免的问题。飞行器模型参数具有不确定性。由于模型的误差以及飞行条件的原因，在飞行器···控制系统中参数可能是变化的。参数一旦变化就会影响飞行品质，严重情况还可能造成坠机，所以控制器设计的时候要考虑一定的鲁棒性。这种技术背景下，本发明给出一种参数不确定性飞行器倾斜角控制系统极限环抑制方法，用于抑制由于飞行器倾斜角控制系统非线性部分而引起的倾斜角极限环振荡现象。采用这种方法不仅抑制了飞机的极限环振荡，克服了参数不确定性，还实现了飞行器倾斜角快速且精确跟踪。
发明内容
I、发明目的本发明的目的是克服现有控制技术的不足，而提供一种参数不确定性飞行器倾斜角控制系统极限环抑制方法，它不仅抑制了飞行器的极限环振荡，克服了参数不确定性，还实现了飞行器倾斜角的快速且精确跟踪。本发明是一种参数不确定性飞行器倾斜角控制系统极限环抑制方法，其设计思想是针对非线性的飞行器倾斜角控制系统模型，对飞行器倾斜角控制系统的非线性部分采用描述函数的方法进行分析，然后分析飞行器倾斜角控制系统中的极限环现象，之后设计线性控制器，根据Kharitonov方法整定控制器的参数，抑制飞行器倾斜角控制系统的极限环振荡现象，克服了参数不确定性，同时实现了飞行器倾斜角快速且精确跟踪。2、技术方案下面结合流程框图I. I中的步骤，具体介绍该设计方法的技术方案。本发明一种参数不确定性飞行器倾斜角控制系统极限环抑制方法，该方法具体步骤如下第一步飞行器倾斜角系统模型分析与构建闭环控制系统采用负反馈的控制结构，输出量是飞行器的倾斜角。由于飞行器倾斜角控制系统存在输入饱和的现象，所以飞行器倾斜角控制系统存在输入饱和的非线性部分。所涉及的飞行器倾斜角控制系统就包括线性控制器、饱和环节和飞机模型，本发明飞行器倾斜角控制系统示意图如图I. 2所示。飞机的侧向运动(横滚和偏航)有3种模式，分别为荷兰滚模式、盘旋滚模式和衰减横滚模式。荷兰滚模式兼有横滚和偏航运动，处于该模式时，飞机的质心运动轨迹几乎为一条直线。这与滑速运动非常类似，故得名荷兰滚。方向舵脉冲能够激发这一模式。盘旋模式以偏航运动为主，横滚运动比较小。这种模式通常比较轻微，但也有可能导致飞机进入危险的大角度盘旋俯冲状态。衰减横滚模式几乎是纯粹的横滚运动。本发明主要针对衰减横滚模式进行设计。飞行器倾斜角模型的传递函数如下
权利要求
1. 一种参数不确定性飞行器倾斜角控制系统极限环抑制方法，其特征在于该方法具体步骤如下 步骤一飞行器倾斜角系统模型分析与构建 闭环控制系统采用负反馈的控制结构，输出量是飞行器的倾斜角；由于飞行器倾斜角控制系统存在输入饱和的现象，所以飞行器倾斜角控制系统存在输入饱和的非线性部分；所涉及的飞行器倾斜角控制系统就包括线性控制器、饱和环节和飞机模型；飞机的侧向运动即横滚和偏航有3种模式，分别为荷兰滚模式、盘旋滚模式和衰减横滚模式；荷兰滚模式兼有横滚和偏航运动，处于该模式时，飞机的质心运动轨迹几乎为一条直线，这与滑速运动非常类似，方向舵脉冲能够激发这一模式；盘旋模式以偏航运动为主，横滚运动比较小，这种模式通常比较轻微，但也有可能导致飞机进入危险的大角度盘旋俯冲状态；衰减横滚模式几乎是纯粹的横滚运动；这里针对衰减横滚模式进行设计； 飞行器倾斜角模型的传递函数如下
全文摘要
一种参数不确定性飞行器倾斜角控制系统极限环抑制方法，它有五大步骤步骤一飞行器倾斜角系统模型分析与构建；步骤二非线性环节的描述函数及极限环振荡现象的分析；步骤三具有参数不确定性的飞行器倾斜角控制系统的控制器设计；步骤四控制器性能检验；步骤五设计结束。本发明不仅抑制了飞行器的极限环振荡，克服了参数不确定性，还实现了飞行器倾斜角的快速且精确跟踪。它在自动控制技术领域里具有较好的实用价值和良好的应用前景。
文档编号G05B13/04GK102915036SQ201210262570
公开日2013年2月6日 申请日期2012年7月26日 优先权日2012年7月26日
发明者刘金琨, 祝国强, 王明钊 申请人:北京航空航天大学