风切变诱发飞行失控的包线估计及保护控制研究

项目名称： 风切变诱发飞行失控的包线估计及保护控制研究

项目编号： No.U1533120

项目类型： 联合基金项目

立项/批准年度： 2016

项目学科： 无线电电子学、电信技术

项目作者： 高振兴

作者单位： 南京航空航天大学

项目金额： 32万元

中文摘要： 风切变是导致飞行事故的重要诱因之一。现有的基于能量/轨迹控制研究风切变改出的方法存在不足。本项目从预防风切变诱发飞行失控的角度研究改出控制问题。内容包括：(1)研究风切变对飞行的影响机理，建立含风切变影响的仿射参数依赖线性参数变化(LPV)模型。(2)对正常失控包线进行风切变影响下的瞬态稳定域分析，研究失控包线局部变化的估计方法；研究一种约束预测控制包线保护方法，驱使不稳定状态进入瞬态稳定域。(3)结合能量/轨迹控制和改出控制决策，研究风切变改出的全包线多环变增益控制。通过项目研究，实现风切变影响下失控包线边界的保护和全包线改出控制，有助于预防风切变诱发的飞行失控，为飞行员改出操纵提供早期预警，提高自动改出控制安全性。

中文关键词： 风切变；飞行失控；包线保护；变增益控制；预测控制

英文摘要： Wind shear is one of the fatal causes of flight accidents. It is deficient to study wind shear escape only by energy/flight path control. This project study escape control by preventing aircrafts from Loss of Control(LoC). The research contains: (1)The principles of wind shear effects on flight will be studied. An affine parameter dependent linear parameter varying(LPV)model with wind effects will be built. (2)By transient region of stability analysis, local variation of envelope with wind shear effects can be acquired based on normal LoC envelope. By.constrained nonlinear predictive control, the unstable flight state can be driven into the stability region to realize envelope protection. (3)Combined with energy/flight path control and escape control decision, full envelope windshear escape will be studied by multi-loop gain scheduling. By the research, protection of envelope boundary and full envelope escape under wind shear can be realized. It is helpful to LoC prevention induced by wind shear. Furthermore, early wind shear alert can be provided for pilots' flight control and the escape flight safety can be improved.

英文关键词： Wind Shear;Loss of Control in Flight;Envelope Protection;Gain Scheduling;Predictive Control