多回路飞行器模型簇颤振抑制复合根轨迹多级PID鲁棒控制器设计方法技术

本发明专利技术提供了一种多回路飞行器模型簇颤振抑制复合根轨迹多级PID鲁棒控制器设计方法，该方法在给定不同高度、马赫数条件下通过扫频飞行试验直接确定获得全包线内的幅频和相频特性构成的模型簇；根据飞行包线内的幅频裕度和相位裕度军标要求，通过多回路模型等价，给出了对应根轨迹描述下的闭环极点分布限制指标，通过加入多级PID控制器并在飞行器全包线内的闭环极点分布限制指标和系统辨识中的模型辨识方法确定多级PID鲁棒控制器级数和参数值；从根轨迹描述下的闭环极点分布限制的概念出发设计出符合全飞行包线的能够抑制颤振、超调量小、平稳的低空飞行控制器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种飞行器控制器设计方法，特别涉及多回路飞行器模型簇颤振抑制复合根轨迹多级PID鲁棒控制器设计方法，属于测控技术和飞行力学等范畴。
技术介绍
飞行器起降过程的控制对飞行安全有重要作用；由于飞行器起降过程中飞行速度变化大，即使按照纵向模型也会面临强非线性问题；另一方面，飞行器的操纵舵存在饱和、死区等现象；从飞行安全考虑，超低空飞行（如飞机起飞/着陆）时，控制器必须保证系统具有一定的稳定裕度、无超调和平稳性，这样，就使得超低空飞行控制器设计非常复杂，不能直接套用现有控制理论进行飞行器控制的设计。在现代实际飞行控制器的设计中，一少部分采用状态空间法进行设计，而大多数仍然采用以PID为代表的经典频域法和逆Nyquist阵列法为代表的现代频率法进行控制器设计。现代控制理论以状态空间法为特征、以解析计算为主要手段、以实现性能指标为最优的现代控制理论，而后有发展了最优控制方法、模型参考控制方法、自适应控制方法、动态逆控制方法，反馈线性化方法、直接非线性优化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多回路飞行器模型簇颤振抑制复合根轨迹多级PID鲁棒控制器设计方
法，其特点是包括以下步骤：
步骤1、给定不同高度、马赫数下通过扫频飞行试验直接由允许飞行的
全包线内的幅频和相频特性构成飞行器全包线内的操纵舵面与飞行高度之
模型簇，并且能够跨越飞行包线获得飞行器的颤振频率，得到对应的飞行器
操纵舵面与飞行高度之间开环传递函数模型簇矩阵为：
其中，G为m×m方阵，m>1为正整数，s为拉普拉氏变换的自变量，h为飞行器
飞行高度，M为马赫数，Δ为不确定向量，P为m×m单模方阵，D为m×m多项
式对角矩阵，Q为m×m单模方阵，为多项式，n>1为正整数；
选取满足条件：
以及
其中，GE为m×m方阵，PE为m×m单模方阵，DE为m×m多项式对角矩阵，di,E为DE的第IE行、第IE列元素，为D的第IE行、第IE列元素，IE=1,2,…,m,QE为m×m单模方阵，为多项式，arg为相角数学符号；
飞行器多回路系统的控制器设为：
其中，GCA(s)为m×m方阵，Ga0(s)=diag[Gc,1(s),Gc,2(s),…,Gc,m(s)]为m×m对角
矩阵；(s)为Ga0(s)的第IE行、第IE列元素，IE=1,2,…,m；
步骤2、控制器(s)，IE=1,2,…,m的设计过程如下：
(1)令(s)=(s,h,M,Δ)/(s,h,M,Δ)，具体表达形式为：
GIE(s)=e-σ(h,M)sK(h,M)A(h,M,s)B(h,M,s)[1+Δk(s)]]]>颤振频率为:ωASE(h,M)；
其中
A(h,M,s)=sm+am-1(h,M)sm-1+am-2(h,M)sm-2+…+a1(h,M)s+a0(h,M)、
B(h,M,s)=sn+bn-1(h,M)sn-1+bn-2(h,M)sn-2+…+b1(h,M)s+b0(h,M)为多项式，s
为传递函数中常用的拉普拉斯变化后的变量，h,M分别为飞行高度和马赫数，
σ(h,M)是俯仰回路的延迟时间，K(h,M)为随h,M变化的增益，
al(h,M)...

【专利技术属性】
技术研发人员：史忠科，
申请(专利权)人：西安费斯达自动化工程有限公司，
类型：发明
国别省市：