兵工学报 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (5): 1251-1266.doi: 10.12382/bgxb.2022.0035
马悦萌1, 王琳玮1, 邵春涛2, 周荻1,*(), 王永海3
收稿日期:
2022-01-10
上线日期:
2022-07-10
通讯作者:
基金资助:
MA Yuemeng1, WANG Linwei1, SHAO Chuntao2, ZHOU Di1,*(), WANG Yonghai3
Received:
2022-01-10
Online:
2022-07-10
摘要:
针对含不稳定内动态的襟翼控制欠驱动高超声速飞行器现有控制策略普遍存在的机动性能不足、工程应用困难等问题,设计欠驱动飞行器的自抗扰/鲁棒控制系统。提出一种基于通道级联的欠驱动控制策略,令偏航通道作为滚转通道的内回路,利用±1.5°的侧滑角合法波动范围,提升滚转角的指令跟踪速度。结合自抗扰与鲁棒控制理论设计自动驾驶仪,该自动驾驶仪不仅适用于过载反馈/欠驱动的非最小相位对象,还在摆脱自抗扰系统对关键模型参数依赖的同时减小了鲁棒控制器的降阶难度,有广阔的工程应用前景。为验证方案有效性,以参数存在±20%随机摄动的欠驱动高超声速飞行器模型为对象进行了1000次蒙特卡洛仿真,结果表明新的欠驱动策略能够在保证侧滑角不越界的同时提高滚转通道的响应速度,自抗扰/鲁棒控制系统在面对模型摄动与复合干扰时均有较好的鲁棒性。
马悦萌, 王琳玮, 邵春涛, 周荻, 王永海. 襟翼控制的欠驱动飞行器自抗扰/鲁棒控制系统设计[J]. 兵工学报, 2023, 44(5): 1251-1266.
MA Yuemeng, WANG Linwei, SHAO Chuntao, ZHOU Di, WANG Yonghai. Active-Disturbance-Rejection/Robust Attitude Control System Design of Underactuated Vehicle Based on Flap Control[J]. Acta Armamentarii, 2023, 44(5): 1251-1266.
a1 | a2 | a3 | a4 | a5 | a6 |
---|---|---|---|---|---|
0 | 149.1 | 143.6 | 1.656 | 0.168 | 0.933 |
表1 俯仰通道气动参数
Table 1 Aerodynamic parameters of pitch channel
a1 | a2 | a3 | a4 | a5 | a6 |
---|---|---|---|---|---|
0 | 149.1 | 143.6 | 1.656 | 0.168 | 0.933 |
b1 | b2 | b4 | b6 | b7 |
---|---|---|---|---|
18.30 | 152.8 | 0.648 | -0.933 | 3 |
表2 偏航通道气动参数
Table 2 Aerodynamic parameters of yaw channel
b1 | b2 | b4 | b6 | b7 |
---|---|---|---|---|
18.30 | 152.8 | 0.648 | -0.933 | 3 |
c1 | c2 | c3 | c4 |
---|---|---|---|
1.0982 | -10 | 0. 849 | 0 |
表3 滚转通道气动参数
Table 3 Aerodynamic parameters of roll channel
c1 | c2 | c3 | c4 |
---|---|---|---|
1.0982 | -10 | 0. 849 | 0 |
参数位置 | 名称 | 数值 |
---|---|---|
β1 | 100 | |
NESO1(俯仰通道) | β2 | 10000 |
δ1 | 0.01 | |
μ1 | 0.5 | |
β1 | 100 | |
NESO2(俯仰通道) | β2 | 10000 |
δ2 | 0.01 | |
μ2 | 0.5 |
表4 俯仰通道控制系统仿真参数
Table 4 Controller parameters of pitch channel
参数位置 | 名称 | 数值 |
---|---|---|
β1 | 100 | |
NESO1(俯仰通道) | β2 | 10000 |
δ1 | 0.01 | |
μ1 | 0.5 | |
β1 | 100 | |
NESO2(俯仰通道) | β2 | 10000 |
δ2 | 0.01 | |
μ2 | 0.5 |
参数位置 | 名称 | 数值 |
---|---|---|
NESO1 (滚转与偏航通道) | β1 | 100 |
β2 | 100 | |
β3 | 10000 | |
δ3 | 0.01 | |
μ3 | 0.5 | |
NESO2 (滚转与偏航通道) | β1 | 1000 |
β2 | 10000 | |
δ4 | 0.01 | |
μ4 | 0.5 | |
NESO3 (滚转与偏航通道) | β1 | 100 |
β2 | 10000 | |
δ5 | 0.01 | |
μ5 | 0.5 |
表5 滚转-偏航通道控制系统仿真参数
Table 5 Controller parameters of roll-yaw channel
参数位置 | 名称 | 数值 |
---|---|---|
NESO1 (滚转与偏航通道) | β1 | 100 |
β2 | 100 | |
β3 | 10000 | |
δ3 | 0.01 | |
μ3 | 0.5 | |
NESO2 (滚转与偏航通道) | β1 | 1000 |
β2 | 10000 | |
δ4 | 0.01 | |
μ4 | 0.5 | |
NESO3 (滚转与偏航通道) | β1 | 100 |
β2 | 10000 | |
δ5 | 0.01 | |
μ5 | 0.5 |
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