一种自动飞行控制系统参数调节与集成方法技术方案

本发明专利技术公开了一种自动飞行控制系统参数调节与集成方法，包括以下步骤：确定该模态对应的国军标要求，并将这些需要达到的性能指标作为优化控制律参数时的目标函数；建立控制律参数与目标函数的关系从而找到控制性能最优时的参数值；赋予各个目标函数加权系数并综合求和，得到总效用目标函数；将所得总效用目标函数设置为遗传算法中的适应度函数，所要搜索的控制律参数设置为算法的寻优个体，利用遗传算法计算各个模态下总效用目标函数最优时的控制律参数值；建立参数值与动压的函数，得到整个包线范围内的控制律参数值。本发明专利技术可以快速地自动搜索控制律参数，满足国军标对各个模态的具体的控制性能要求，能快速确定包线内所有状态点的控制律参数。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及航空领域的参数调节与集成技术，具体涉及一种自动飞行控制系统参 数调节与集成方法。
技术介绍
飞机飞行状态是非线性实时变化的，在飞行包线内的各个特定飞行状态下，可以 将飞机近似为线性化的模型，找到各个特定飞行状态下的最优控制律参数能使飞机处于最 好的控制状态。然而由于飞行包线内各个状态点众多，因此调参工作是一项非常繁琐复杂 的工作。目前，没有一套系统完整的方法对整个飞行包线内的自动飞行控制律参数进行调 节与集成。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种自动飞行控制律参数调节与集成的方法，采 用遗传算法对各个模态的控制律参数进行自动调节，并且充分考虑了国军标对控制性能的 要求，将其融合到调节目标中；避免了人工选定参数的繁杂与困难，有利于对整个包线内的 所有状态点进行参数搜索，所得到的参数调节结果能很好地满足国军标对飞行控制系统各 个模态的控制性能要求。 为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为： -种自动飞行控制系统参数调节与集成方法，包括以下步骤： S1、根据具体的自动飞行控制系统模态，确定该模态对应的国军标要求，并将这些 需要达到的性能指标作为优化控制律参数时的目标函数； S2、通过Matlab软件将目标函数与控制律参数的变化关系对应起来，建立控制律 参数与目标函数的关系从而找到控制性能最优时的参数值； S3、由于自动飞行控制系统各个模态对于控制性能指标的要求通常都不止一个， 因此需要将特定模态下的所有目标函数进行综合，找到一个性能指标均衡最优的方案。加 权法可用来综合目标函数。加权系数法的主要思想为：根据各个待优化目标函数的重要程 度，赋予各个目标函数加权系数并综合求和，得到总效用目标函数： f=入J1 (X) + 入 2f2 ⑴ + 入 3f3 (X) 其中，X为包含所有待调参数的个体向量；X1,A2,A3为加权系数；fi(X)，f2 (X)， f3 (X)是性能指标函数，如调节时间、超调、稳定裕度等。 S4、将步骤S3建立的总效用目标函数设置为遗传算法中的适应度函数，所要搜索 的控制律参数设置为算法的寻优个体，利用遗传算法计算各个模态下总效用目标函数最优 时的控制律参数值； S5、将包线内所有状态点所得到的控制律参数值与动压的变化关系对应起来，通 过多项式拟合的方法建立参数值与动压的函数，得到整个包线范围内的控制律参数值。 本专利技术具有以下有益效果： 可以快速地自动搜索控制律参数，能够很好地满足国军标对各个模态的具体的控 制性能要求，根据所有参数集成所得到的拟合曲线，能快速确定包线内所有状态点的控制 律参数。【附图说明】 图1为本专利技术实施例中参数调节后的控制系统性能图； 图中，（a)俯仰角变化图；(b)俯仰角速率变化图。 图2为本专利技术实施例中控制律参数集成曲线图。 图3为本专利技术实施例中俯仰控制模态仿真模型。【具体实施方式】 为了使本专利技术的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本专利技术进行进一步 详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本发 明。 如图1所示，本专利技术实施例提供了， 包括以下步骤： S1、根据具体的自动飞行控制系统模态，确定该模态所对应的国军标要求，例如对 于调整时间和稳态精度的要求等，将这些需要达到的性能指标作为优化控制律参数时的目 标函数。 S2、通过结合Matlab软件功能，将目标函数与控制律参数的变化关系对应起来， 即给定控制律参数能计算出其相应的目标函数值，如图2所示： 由图2可知，存在某个特定的控制律参数使得目标函数能达到最优，由于目标函 数代表的系统的控制性能，因此建立控制律参数与目标函数的关系有利于找到控制性能最 优时的参数值。 S3、由于自动飞行控制系统各个模态对于控制性能指标的要求通常都不止一个， 因此需要将特定模态下的所有目标函数进行综合，找到一个性能指标均衡最优的方案。加 权法可用来综合目标函数。加权系数法的主要思想为：根据各个待优化目标函数的重要程 度，赋予各个目标函数加权系数并综合求和，得到总效用目标函数。所得到的总目标优化函 数的表达式的具体形式如下所示：f=AJi(X) +A2f2 (X) +A3f3 (X) 其中，X为包含所有待调参数的个体向量；Ai，入2，入3为加权系数；fi(X)，f2⑴， f3 (X)是性能指标函数，如调节时间、超调、稳定裕度等。 S4、将步骤S3建立的总效用目标函数设置为遗传算法中的适应度函数，所要搜索 的控制律参数设置为算法的寻优个体，利用遗传算法可得到各个模态下总效用目标函数最 优时的控制律参数值。S5、将包线内所有状态点所得到的控制律参数值与动压的变化关系对应起来，通 过多项式拟合的方法建立参数值与动压的函数，从而可以得到整个包线范围内的控制律参 数值。 S6、重复上述调整各个模态。 实施例 以俯仰控制模态的控制律参数调节与集成为例阐述具体的实施方式。 通过Matlab程序语言命令"sim"运行图3所示的仿真模型，当控制律参数Kpl、 Kq取定值的时候，就可以得到该控制律参数下的俯仰角响应曲线。根据响应曲线可以计算 出相应的性能指标，找到了控制律参数与性能指标的对应关系。将性能指标设置为目标优 化函数，并且建立如下的总效用目标优化函数： 其中，M是一个很大的常数值，ts为调整时间，Pni为控制系统的相角裕度，〇为超 调量。所有的性能指标均为俯仰响应的性能指标。将函数f(KpK1,Kd)设置为遗传算法的 适应度函数，控制律参数KP，K1，Kd与算法个体空间对应起来，运行遗传算法就可以找到最优 控制律参数值。调整完所有的控制律参数后，将各个状态的控制律参数与动压的关系用多 项式拟合方法得到近似函数曲线。并实现了控制律参数的集成。其他模态的控制律参数调 节集成相似。 以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人 员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应 视为本专利技术的保护范围。【主权项】1. ，其特征在于，包括以下步骤： 51、 根据具体的自动飞行控制系统模态，确定该模态对应的国军标要求，并将这些需要 达到的性能指标作为优化控制律参数时的目标函数； 52、 通过Matlab软件将目标函数与控制律参数的变化关系对应起来，建立控制律参数 与目标函数的关系从而找到控制性能最优时的参数值； 53、 根据各个待优化目标函数的重要程度，赋予各个目标函数加权系数并综合求和，得 到总效用目标函数： f=A (X) +A2f2 (X) +A3f3 (X) 其中，X为包含所有待调参数的个体向量；A1,A2,A3为加权系数；(X)，f2 (X)，f3 (X) 是性能指标函数； 54、 将步骤S3建立的总效用目标函数设置为遗传算法中的适应度函数，所要搜索的控 制律参数设置为算法的寻优个体，利用遗传算法计算各个模态下总效用目标函数最优时的 控制律参数值； 55、 将包线内所有状态点所得到的控制律参数值与动压的变化关系对应起来，通过多 项式拟合的方法建立参数值与动压的函数，得到整个包线范围内的控制律参数值。【专利摘要】本专利技术公开了，包括以下步骤：确定该模态对应的国军标要求，并将这些需要达到的性能指标作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动飞行控制系统参数调节与集成方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、根据具体的自动飞行控制系统模态，确定该模态对应的国军标要求，并将这些需要达到的性能指标作为优化控制律参数时的目标函数；S2、通过Matlab软件将目标函数与控制律参数的变化关系对应起来，建立控制律参数与目标函数的关系从而找到控制性能最优时的参数值；S3、根据各个待优化目标函数的重要程度，赋予各个目标函数加权系数并综合求和，得到总效用目标函数：f＝λ1f1(X)+λ2f2(X)+λ3f3(X)其中，X为包含所有待调参数的个体向量；λ1，λ2，λ3为加权系数；f1(X)，f2(X)，f3(X)是性能指标函数；S4、将步骤S3建立的总效用目标函数设置为遗传算法中的适应度函数，所要搜索的控制律参数设置为算法的寻优个体，利用遗传算法计算各个模态下总效用目标函数最优时的控制律参数值；S5、将包线内所有状态点所得到的控制律参数值与动压的变化关系对应起来，通过多项式拟合的方法建立参数值与动压的函数，得到整个包线范围内的控制律参数值。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：董新民，刘棕成，李洪波，薛建平，李瑾，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军工程大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61