项目名称: 降维鲁棒变增益控制算法及其在飞行器控制中的应用

项目编号: No.61473186

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 自动化技术、计算机技术

项目作者: 陆蓓

作者单位: 上海交通大学

项目金额: 80万元

中文摘要: 先进飞行控制系统是实现国家航空工业中长期发展规划的重大工程技术之一。为保证飞行安全和提高飞行品质,现代飞行控制系统必需解决包括非线性、时变性及不确定性等问题。LPV控制方法是将H∞鲁棒控制在线性时不变系统的应用扩展到非线性时变系统,可处理参数及动力学模型的不确定性等问题。近年来该方法在飞行控制领域成为研究的热点,但控制器的高维数严重阻碍其实际应用。为缩小理论和应用之间的差距,本项目将研究降维LPV控制算法,并应用于飞行器控制。该算法将从理论上保证飞机在大包线内正常飞行时或遭遇突发状况时的安全性和飞行品质。另外,将设计和开发基于大型客机并可扩展于其他机型的开放式计算机仿真和人在回路仿真平台,实验验证降维LPV控制算法。研究成果不仅为进一步推动LPV控制方法的发展和应用提供实验验证的平台,也为最终将LPV控制方法实际应用到飞行控制系统提供理论基础和实验结果的支持。

中文关键词: 线性参数变化系统;鲁棒变增益控制;线性矩阵不等式;飞行器控制;控制仿真

英文摘要: Developing advanced flight control systems is one of the most important technologies to achieve the national long-term plan in the area of aerospace engineering. To guarantee the flight safety and improve the flight quality, modern flight control systems must be designed in consideration of the issues including nonlinearity, time-variation, and uncertainties. The linear parameter-varying (LPV)-based robust gain-scheduling control method is an extension of H∞ control for linear time-invariant systems to nonlinear time-varying ones, and can take parametric uncertainties and unmodelled dynamics into account. Recently, this method has attracted extensive attention in the area of flight control. However, the order of the resulting controller is usually very high and thus significantly impedes the practical use of the LPV methodology. In order to bridge the gap between theory and practice, this proposal will develop a reduced-order LPV control algorithm and apply it to flight control. On the one hand, the proposed algorithm will theoretically guarantee the flight safety and quality of aircraft when either flying in large flight envelopes or encountering unexpected situations. On the other hand, the proposed algorithm will be numerically and experimentally demonstrated using both computer simulation and pilot-in-the-loop simulation platforms, which will be developed based on a large-capacity civil aircraft model but also be able to extended to other models. This research will provide not only experimental platforms to demonstrate the effectiveness of the LPV control methodology, but also theoretical and experimental supports for the practical application of this methodology to flight control.

英文关键词: linear parameter-varying systems;robust gain-scheduling control;linear matrix inequalities;flight control;control simulation

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