PDF《舰载机自动着舰纵向控制系统设计》

John同样采用H∞控制技术[3] , 控制效 果优于传统PID控制;

Marc Steinberg针对F/AC18A设 收稿日期: 2014?07?20;

录用日期: 2015?01?04. ?通信作者. E-mail: [email protected];

Tel.: +86 29-88431398. 基金项目: 国家自然科学基金资助项目(61374032).

1732 控制理论与应用第31 卷计一种模糊自动着舰系统(fuzzy automatic carrier landing system, FACLS)[4] , 该系统将人类驾驶员的 知识库 和传统PID控制器相结合, 控制三维航迹 角、 空速、 下沉速率和姿态角, 使得飞机安全着舰, 仿 真结果表明该FACLS优于传统的ACLS, 然而以上这 些控制系统的设计都没有充分考虑着舰环境的影响. Urnes提出了一种飞行/推力综合控制方法[5] , 其中飞 行控制系统采用升降速率控制, 有效地跟踪舰体运动 并对大气扰动对着舰的影响具有较好的鲁棒性, 而推 力补偿系统用来保持固定的迎角飞行, 这样使得舰载 机着舰时具备一个良好的姿态, 这种综合控制方法有 效的克服了着舰环境带来的不利影响, 显著提高了着 舰精度, Urnes随后针对F/AC18A设计了ACLS[6] , 实 验结果表明平均偏差仅有2.9英尺, 目前比较成熟并在 舰载机着舰控制中获得成功应用的仍是飞行/推力综 合控制系统. 舰载机的着舰环境十分复杂, 设计一种能够处理 非匹配和匹配不确定性的控制器十分必要. 近年来, 为了处理非匹配和匹配不确定性问题, 一些学者将反 步和滑模控制相结合, 其中反步方法处理非匹配不确 定性具有明显的优越性[7] , 滑模控制在处理匹配不确 定性和外界扰动问题上优势明显[8] . 例如杨雨等采用 反步滑模控制方法实现了对运输机超低空空投的高 度保持控制, 这种方法解决了不可参数化的不匹配不 确定性控制问题[9] , 但是并没有说明对匹配不确定性 和外界扰动鲁棒性;

王坚浩和李浩分别设计了反步和 终端滑模相结合的控制器, 不仅能够处理非匹配和匹 配不确定性问题, 还能够降低滑模的抖动[10C12] , 但是 对于控制器的稳定性分析仅限于一阶指令滤波的情 况;

Torsten将积分反步滑模控制方法应用于飞艇的控 制中[13] , 然而积分反步和滑模的结合是机械的, 这样 导致滑模控制器的抖动仍然不可避免. 本文在飞行/推 力综合控制系统结构的基础上, 提出了一种指令滤波 积分反步滑模控制方法. 首先, 指令滤波解决反步计 算过程中两次求导带来的计算膨胀问题, 也就是当指 令过大, 而采样时间小, 使得控制系统的控制指令产 生大幅波动, 对控制系统带来不利的影响, 然后, 将反 步控制和滑模控制的相结合, 不仅可以处理不匹配不 确定性问题, 还可以处理匹配不确定性问题, 然而滑 模控制的引入会带来........