[发明专利]一种基于符号控制的飞机起飞控制方法

摘要

一种基于符号控制的飞机起飞控制方法，它有九大步骤：一、飞机起飞数学模型的建立；二、飞机非线性数学模型的线性化；三、控制系统离散化，求取至Brunovsky标准型的变换矩阵；四、在Brunovsky坐标下求取需要的状态转移量；五、根据给定误差在Brunovsky坐标下求取晶格的大小；六、求取在晶格度量下离目标状态最近的点；七、通过搜索计算Brunovsky坐标的多个控制量和多个控制次数；求取Brunovsky坐标下控制输入；九、将控制输入通过变换从Brunovsky坐标变换回原坐标得到控制输入。本发明充分利用了矩阵空间变换在控制律设计中的简洁和普适性，是一种设计简单控制精度较高的飞机起飞控制方法。

主权项

1.一种基于符号控制的飞机起飞控制方法，其特征在于：该方法的具体步骤如下：步骤一：飞机起飞数学模型的建立：(1)飞机起飞非线性数学模型的建立利用飞机的气动数据和物理方程，建立起飞滑跑和空中飞行状态下飞机的非线性数学模型；(2)非线性模型的线性化利用基于小扰动原理的线性化方法，在起飞滑跑和空中飞行状态下利用泰勒级数将非线性方程展开并仅保留其一次项，得到此平衡点下的小扰动线性方程，利用这一线性方程，进行接下来起飞特性分析与控制律设计；步骤二：确定控制结构：将系统输出作为反馈量进行全状态反馈，利用符号控制方法计算控制输入，利用符号控制器搭建控制结构框图；整个系统的结构表示为，其中，U表示系统输入，X_g表示要达到的目标，状态X＝(V，α，θ，q)^T表示飞机的状态，V，α，θ，q分别表示飞机的速度、飞机的迎角、飞机的俯仰角与飞机俯仰角速度，为飞机状态的一阶导数，A和B为系统的线性矩阵；步骤三：首先将控制系统离散化，令采样时间为t，得到离散的系统方程G和H，通过线性反馈得到当前系统状态和目标系统状态的差ΔX，通过可控标准型矩阵变换操作求取至Brunovsky标准型的变换矩阵T；T-1=hh*Gh*G2h*G3---(1)]]>其中h为将G、H变换为可控标准型的变换矩阵的最后一行；步骤四：在Brunovsky坐标下求取需要的状态转移量ΔX_BΔX_B＝T^-1ΔX                      (2)步骤五：在Brunovsky坐标下求取晶格glma的大小glma＝2*e/kama                    (3)其中，e为给定的控制精度，其中的矩阵kama由下面的方程给出：kama=kesi(1,1)2+kesi(2,1)2+kesi(3,1)2+kesi(4,1)2kesi=T*[1111]T---(4)]]>步骤六：求取在晶格度量下离目标状态最近的点，即计算正整数k1，使得k1*glma与delt0_4的差最小，delt0_4由下式给出：delt0_4＝(ΔX_B(1，1)+ΔX_B(2，1)+ΔX_B(3，1)+ΔX_B(4，1))/4          (5)步骤七：通过搜索计算Brunovsky坐标的多个控制量u1、u2、u3，和多个控制次数i、j、k，使它们满足：i*u1+j*u2+k*u3＝k1                                                (6)规定正整数N，当N为偶数时：u3＝N²/4+3N/2+1u2＝u3-1u1＝u3-N/2-1                                                      (7)当N为奇数时：u3＝N²/4+3N/2+5/4u2＝u3-1u1＝u3-(N+1)/2-1                                                  (8)且有：0＜i＜N-10＜j＜N-1-i0＜k＜N-1-i-j                                                     (9)步骤八：求取Brunovsky坐标下控制输入V：V＝[u1u1...u1u2u2...u2u3u3...u3]                                  (10)V是一个一维矩阵，其中u1、u2、u3按照上式的方式顺序排列，u1、u2、u3分别有i、j、k个；步骤九：将控制输入V通过变换从Brunovsky坐标变换回原坐标，得到控制输入UU＝2*glma*V/kama。                                                (11)