飞机自动驾驶仪闭环增益调度设计

【摘要】：基于 LPV 系统的增益调度设计方法,通过线性化近似把一个严重非线性系统转换为一个 LPV 系统或近似 (Quasi LPV)系统,设计一个全局控制器。LPV 方法提高了设计模型同实际系统的近似性,减少了建模误差,利于对系统的在线控制,减弱了“增益调度变量变化必须缓慢”的要求。但控制器阶数较高,抗积分饱和性差。采用内、外环控制器设计,通过内外环组成的闭合控制回路,简化系统结构,降低控制器阶数。内环控制器实现对调度变量的跟踪校正。外环采用鲁棒控制,保证系统鲁棒性,适于飞机系统参数急剧变化的特点。针对增益调度控制器阶数高、抗积分饱和性差问题,提出基于 LPV(Linear Parameter Varying)系统内环／外环控制器设计方法, 将非线性飞机动力学模型转化为关于迎角的 LPV 系统,迎角为零时的线性定常系统进行控制系统设计,用极点配置法设计内环控制器,使迎角得到有效跟踪并降低了控制器阶数。采用频率法设计外环控制器,提高系统稳定性。仿真结果验证了方法的有效性。采用飞机运动状态的非线性变换,将非线性模型转化为线性化系统,根据飞机在迎角为零时最难控制的事实,在该点配置内环控制器和外环闭环性能校正控制器。