W型无尾飞机横航向多变量鲁棒控制设计

以基于前掠翼布局及翼身融合一体化技术设计的W型无尾飞机为被控对象,采用线性二次型高斯/回路传输恢复LQG/LTR(Linear Quadratic Gaussian with Loop Transfer Recovery)多变量鲁棒控制方法完成了飞机横航向控制设计.该方法解决了由于该特殊构型导致的本体不稳定,以及运动模型的不确定性、随机干扰下控制系统可能出现的不稳定和控制精度不够的问题.系统仿真结果表明,控制系统实现了横航向指令的精确跟踪,不但具有良好的鲁棒性,而且调节性能良好,满足W型无尾飞机横航向控制设计的要求.

侧向飞行控制律设计与仿真

线性二次型高斯/回路传递恢复方法(LQG/LTR)是一种多变量频域鲁棒设计方法,以良好的鲁棒性和解耦特性得到了广泛的应用。阐述了LQG/LTR方法的基本原理,给出了方法的设计步骤。针对某型飞机侧向通道的多输入多输出系统,运用LQG/LTR方法对其进行飞行控制律设计与仿真研究,提出在目标反馈回路设计中要注意的问题。最后将仿真结果与传统方法进行比较,结果表明LQG/LTR方法适用于飞机复杂的多变量控制系统,设计的控制系统具有良好的动态品质和鲁棒性。

针对大气紊流改进的飞控系统设计及仿真研究

提出了一种改进的抗大气紊流纵向俯仰姿态保持飞行控制系统设计方法;针对大气紊流频谱,建立了包括大气紊流、舵回路和飞机模型为一体的增广模型;运用LQG/LTR对控制系统稳定裕度的补偿作用,设计了抗紊流扰动的飞行控制系统,并加入外环PID控制器,提高了系统的动静态性能;最后通过给飞机模型施加摄动来验证飞行控制系统的鲁棒性;仿真结果表明,用该方法设计的飞行控制系统具有良好的动静态品质和较强的抗大气紊流干扰的能力,从而使飞行控制系统具有良好的稳定性和鲁棒性。

动力增升飞行LQG/LTR鲁棒控制器设计

研究线性高斯二次型回路传输恢复(LQG/LTR)鲁棒设计方法在动力增升阶段飞行/推进综合控制器设计中的应用问题,以带宽和Gibson准则作为基本的飞行品质指标,以奇异值作为鲁棒性指标,深入分析了基于LQG/LTR鲁棒控制的参数选择规律,包括姿态和速率指令的分配、前置滤波器的影响、扰动水平的预设、高频环节对系统鲁棒性和飞行品质的影响等问题.示例飞机构形的控制器设计结果表明:在LQG/LTR鲁棒飞行控制器设计过程中,适当选取响应类型参数和扰动水平因子,可以折衷飞机的飞行品质和鲁棒性能.

汽车DYC的LQG/LTR鲁棒控制方法研究

针对直接横摆力矩控制(DYC)系统控制方法,建立了车辆侧向动力学的线性二自由度状态空间模型,设计了DYC系统的LQG/LTR鲁棒控制器.建立了能反映车辆转向工况基本动力学性质的七自由度车辆系统动力学模型,在MATLAB/Simulink环境下对开发的LQG/LTR控制器进行了系统仿真分析.仿真结果验证了该控制方法的可行性和有效性,不同路面附着系数与不同转向工况的控制效果表明,设计的控制器具有较强的鲁棒性和自适应性.

航空发动机LQG/LTR多变量控制器实验验证

针对航空发动机这一具有耦合和强非线性被控对象,引入了LQG/LTR多变量控制器设计方法,在介绍其原理的基础上利用该方法设计了某型航空涡扇发动机的LQG/LTR控制器;为了检验所设计控制器的性能,设计了硬件在回路仿真系统,从软件编程和硬件选型构建两方面介绍了仿真系统的设计方法,并利用构建的仿真系统验证了所设计的LQG/LTR控制器具有良好的鲁棒性和抗干扰性,表明LQG/LTR方法适合用于航空发动机多变量控制器设计,所设计的硬件仿真系统能较好的再现发动机及其控制系统的工作过程。

风力机变速变桨的LQG/LTR鲁棒控制

针对变速变桨风力机实际工况下同时存在外界输入噪声及内部测量噪声的问题,采用线性二次型/回路传输恢复(Linear quadratic Gauss/loop transfer recovery,LQG/LTR)方法设计改善某风力机叶轮转速及塔架前后弯曲模态的控制器,增强风力机系统在随机干扰下的鲁棒性能。根据风力机空气动力学的圆盘理论和叶素理论,求解风力机受到的扭矩和推力。基于变速变桨风力机的线化模型,分别进行LQG和LQG/LTR控制器设计,分别仿真输出风力机的叶轮转速、塔架塔顶位移和桨距角时间变化曲线。仿真结果表明,LQG/LTR控制器在满足系统控制目标的情况下,可显著提高风力机系统的鲁棒性能及稳定性。

基于LQG/LTR的飞行控制系统设计与仿真

线性二次型高斯/回路传输复现技术(LQG/LTR)是一种多变量频域设计方法,它以良好的鲁棒性和解耦特性获得了广泛的应用。文中以某飞机的纵向着陆模态为例,采用LQG/LTR原理设计了该飞行控制系统的LQG/LTR控制器。仿真结果表明,用该控制方法设计的飞行控制系统具有良好的动态品质,并具有较强的干扰抑制能力,从而使系统具有良好的鲁棒性和稳定性。

航空发动机ZP/LTR方法稳定性分析及改进

分析了零点配置/回路传函恢复(ZP/LTR)方法稳定性,给出并证明了其稳定性条件.但该条件较为苛刻,限制了ZP/LTR方法的应用.为了对ZP/LTR方法改进,在设计过程中引入了Kal man滤波器,通过选取特殊的参数,使Kal man滤波器回路逼近并取代原目标回路,从而在保留ZP/LTR方法性能的同时,通过保证Kal man滤波器回路的稳定性保证了最后闭环系统的稳定性.给出并证明了改进后的ZP/LTR方法的稳定性条件,指出改进后的ZP/LTR方法的稳定性条件较为宽松,拓宽了原ZP/LTR方法的应用范围.

基于人工蜂群算法的无人直升机LQG/LTR控制律优化设计

针对无人直升机线性二次型高斯/回路传输恢复(LQG/LTR)飞行控制律设计中加权矩阵的选定问题,提出一种基于人工蜂群算法优化控制器加权矩阵的方法.采用LQG/LTR控制方法设计无人直升机的内外环自主飞行控制系统;利用蜂群算法的全局寻优能力,通过最小化性能指标对状态反馈控制器进行优化;在系统噪声和阵风的干扰下,对该无人直升机飞行控制系统进行轨迹跟踪仿真.研究结果表明,该优化设计方法提高了控制器的设计效率,优化后的控制器的跟踪性能和鲁棒性有了明显提高.