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基于風(fēng)擾動(dòng)預測的陣風(fēng)減緩最優(yōu)控制研究
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作者:
作者單位:

清華大學(xué) 計算機科學(xué)與技術(shù)系,清華大學(xué) 計算機科學(xué)與技術(shù)系,清華大學(xué) 計算機科學(xué)與技術(shù)系

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中圖分類(lèi)號:

V249.1

基金項目:


Research on optimal control for gust alleviation based on wind disturbance prediction
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    摘要:

    目前大多數陣風(fēng)減緩控制方法都是等到飛機到達風(fēng)場(chǎng)之后才起作用,由此帶來(lái)了時(shí)滯與舵面速率飽和等問(wèn)題。為了解決這一問(wèn)題,提出了一種基于風(fēng)擾動(dòng)預測的陣風(fēng)減緩控制系統方案。首先,對風(fēng)擾動(dòng)預測技術(shù)進(jìn)行了研究,利用二階互補濾波器實(shí)現了一種基于激光測風(fēng)雷達獲取的陣風(fēng)信息與其它渠道獲取的陣風(fēng)信息的數據融合算法。其次,以某型民用飛機模型為對象,采用LQR方法設計最優(yōu)狀態(tài)調節器使得性能指標最小。接著(zhù),引入基于風(fēng)擾動(dòng)預測的前饋補償,使得在未來(lái)陣風(fēng)到達時(shí)飛機狀態(tài)要盡可能保持不變。仿真結果表明,基于風(fēng)擾動(dòng)預測的陣風(fēng)減緩最優(yōu)控制系統能大幅度地減少陣風(fēng)干擾對飛機法向過(guò)載和俯仰角速度的影響,證明了所設計的控制系統方案的正確性和有效性。

    Abstract:

    At present, most of the gust alleviation control methods start to work only when the aircraft reaches the wind field, which brings the problem of time delay and saturation of the rudder-speed. In order to solve this problem, a gust alleviation control system scheme based on wind disturbance prediction is proposed. Firstly, the technology of wind disturbance prediction is studied, and the second-order complementary filter is used to implement a data fusion algorithm which is based on the gust of wind acquired by laser radar and other channels. Secondly, based on a certain type of civil aircraft model, the optimal state regulator is designed by using LQR method. Then, the feedforward compensation based on the wind disturbance prediction is introduced, so that the state of the aircraft can be kept as constant as possible when the arrival of gust in the future. The simulation results show that the optimal control system for gust alleviation based on the wind disturbance prediction can greatly reduce the effect of gust disturbance on the normal overload and pitch angular velocity of aircraft, which proves that the correctness and effectiveness of the proposed control system.

    參考文獻
    相似文獻
    引證文獻
引用本文

吳德貴,朱紀洪,劉凱.基于風(fēng)擾動(dòng)預測的陣風(fēng)減緩最優(yōu)控制研究計算機測量與控制[J].,2017,25(6):17.

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  • 收稿日期:2017-01-03
  • 最后修改日期:2017-01-03
  • 錄用日期:2017-01-19
  • 在線(xiàn)發(fā)布日期: 2017-07-18
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