飞机自修复控制技术研究

论文摘要

飞机在飞行过程中,如果发生升降舵、副翼、方向舵等操纵面的突然卡死或损伤等故障,会导致飞行品质严重降低,甚至会破坏飞行控制系统的稳定性而导致飞机的坠毁。本文以某型飞机模型为对象,重点研究飞机自修复飞行控制技术,在飞机出现操纵面故障或者战斗受损时,能够使飞机的稳定和恢复过程自动化,避免飞行事故的发生。本文的主要工作如下:首先,建立了某型飞机的六自由度非线性方程,在MATLAB语言环境下运用三次样条函数插值方法对大量的气动力参数及气动力矩参数数据进行了插值处理,并在此基础上建立了飞机正常和故障飞行的仿真模型。其次,将神经网络与逆系统理论结合,分别建立了飞机俯仰、滚转和偏航操纵通道的神经网络逆系统,克服了传统的逆系统设计中将不可忽视的非线性关系用线性关系代替或者忽略的弊端。再次,应用基于神经网络动态逆方法的自适应跟踪自修复控制方案对飞机在几种典型故障下的自修复控制进行了仿真研究。克服了单纯用线性控制系统理论来控制象飞机这样的复杂非线性系统鲁棒性能较差的问题。对由于建模误差、不确定因素等引起的非线性系统逆误差则由自组织模糊小脑模型关节控制器神经网络来对消,以获得预期的控制效果,从而达到自修复控制目的。最后,将飞机自修复控制律程序接入飞机的实时仿真平台,对系统进行了实时性的数字仿真验证。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 论文研究的目的和意义
• 1.2 论文研究的国内外现状
• 1.3 非线性控制在飞行控制中的应用
• 1.4 本文主要内容
• 第2章 飞机的数学建模
• 2.1 飞机的常用坐标系
• 2.2 飞机的控制手段
• 2.3 飞机基本运动方程
• 2.4 气动数据处理
• 2.5 本章小结
• 第3章 飞行控制律的神经网络动态逆系统设计
• 3.1 引言
• 3.2 逆系统方法
• 3.3 BP神经网络
• 3.4 神经网络α阶逆系统
• 3.4.1 单输入单输出系统的神经网络α阶逆系统结构
• 3.4.2 多输入多输出系统的神经网络α阶逆系统结构
• 3.4.3 神经网络α阶逆系统工程实现方法
• 3.4.4 伪线性复合系统
• 3.5 飞机BP神经网络动态逆飞行控制律的设计
• 3.5.1 飞机俯仰、滚转和偏航操纵通道神经网络α阶逆系统设计
• 3.5.2 飞机俯仰操纵通道的伪线性控制器设计
• 3.6 本章小结
• 第4章 飞机自修复控制
• 4.1 引言
• 4.2 问题描述及系统控制方案
• 4.3 SOFCMAC神经网络
• 4.3.1 CMAC的结构及工作原理
• 4.3.2 SOFCMAC神经网络结构及学习算法
• 4.4 飞机模型跟随自适应跟踪控制律设计
• 4.4.1 模型跟随自适应跟踪控制律设计
• 4.4.2 基于神经网络动态逆的飞机自修复控制
• 4.5 本章小结
• 第5章 飞机自修复控制仿真平台
• 5.1 引言
• 5.2 仿真平台的网络构成
• 5.2.1 飞行环境电子地图及飞行包络显示
• 5.2.2 飞行仪表
• 5.2.3 操纵面故障报警显示
• 5.2.4 自修复飞行控制系统主操纵面板
• 5.2.5 飞机三维虚拟显示
• 5.3 平台的网络通信
• 5.4 仿真计算方法
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢