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主动控制技术及视景仿真系统研究

作　者: 陈华坤
导　师: 章卫国
学　校: 西北工业大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 主动控制技术视景仿真串联渐近解耦动态逆主动颤振抑制频率加权隐模型跟踪最优二次型
分类号: TP391.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

主动控制技术是一种飞行控制系统设计思想，目前主动控制技术大量得应用于第三代战斗机和大型运输机上。本论文以AFTI／F-16飞机为研究对象，对主动控制技术中的直接力控制和主动颤振抑制进行深入的研究。本论文的主要研究内容如下： 1、由于直接力控制本身的特点和要求，需要对多变量系统进行解耦，所以解耦是实现直接力控制的关键。本文对解耦进行了深入的研究，并选择高增益串联渐近解耦、动态逆两种方法来实现。针对动态逆解耦中存在的设计需基于精确数学模型的缺点，将PI和动态逆理论相结合克服了设计上的缺陷，并增强了系统的鲁棒性。 2、对直接力控制原理进行深入的研究，对侧向直接升力的产生、作用点进行了数学推导，详细介绍了航向指向、侧向平移、直接侧力三种纵向模态。并用高增益串联渐近解耦方法和动态逆来实现飞机侧向直接力控制系统的设计。最后对两种不同的方法设计的控制律进行分析和比较。 3、分析和研究了飞机颤振产生的原因和解决颤振的途径，由于主动颤振抑制系统的特殊性，对控制器有比较高的要求。本文采用频率加权隐模型跟踪最优二次型方法设计控制主动颤振抑制系统，仿真结果表明该方法能够有效的抑制颤振，抑制效果比较好。 4、详细地介绍了主动控制实时仿真系统的组成和设计思路。并且给出了网络通讯机制和视景仿真的详细的设计思路和程序设计流程。通过系统中的动画演示，可以更好的反映出上面所设计的控制系统的效果。这样可以有效地验证理论设计的准确性和可靠性。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-14
  1.1 选题背景  9-10
  1.2 直接力控制和主动颤振抑制的概述  10-12
    1.2.1 直接力控制的概述  10-11
    1.2.2 主动颤振抑制的概述  11-12
  1.3 本文主要研究工作和意义  12-14
第二章两种多变量系统解耦控制方法  14-24
  2.1 高增益串联渐近解耦控制  14-20
  2.2 动态逆解耦控制  20-23
  2.3 本章小结  23-24
第三章 AFTI/F-16飞机侧向直接力动态渐近解耦控制系统设计  24-51
  3.1 直接力控制原理  24-30
    3.1.1 直接侧力控制  25
    3.1.2 常规控制技术和直接侧力控制技术的比较  25-26
    3.1.3 产生直接侧力的途径  26-27
    3.1.4 气动耦合效应  27
    3.1.5 直接侧力作用点及非常规侧向机动模态  27-30
  3.2 AFTI/F-16飞机描述  30-32
    3.2.1 AFTI/F-16飞机描述  30
    3.2.2 设计要求  30
    3.2.3 设计指标  30-31
    3.2.4 控制面位置和速率限制  31
    3.2.5 执行器和传感器函数  31
    3.2.6 AFTI/F-16侧向飞行模态  31-32
    3.2.7 飞机运动方程  32
  3.3 无饱和限的AFTI/F-16飞机侧向直接力动态渐近解耦控制系设计与仿真  32-47
    3.3.1 侧向平移模态  36-40
    3.3.2 直接侧力模态  40-43
    3.3.3 航向指向模态  43-46
    3.3.4 侧向过载和侧向距离  46-47
  3.4 有饱和限的AFTI/F-16飞机侧向直接力动态渐近解耦控制系设计与仿真  47-51
    3.4.1 侧向平移模态  47-48
    3.4.2 直接侧力模态  48-49
    3.4.3 航向指向模态  49-51
第四章 AFTI/F-16飞机侧向动态逆解耦控制系统设计和仿真  51-59
  4.1 AFTI/F-16飞机侧向运动模态设计与仿真  51-55
    4.1.1 侧向平移模态  51-52
    4.1.2 直接侧力模态  52-54
    4.1.3 航向指向模态  54-55
  4.2 飞机侧向模态两种设计方法的鲁棒性比较  55-59
    4.2.1 直接侧力模态两种设计方法的鲁棒性比较  55-56
    4.2.2 侧向平移模态两种设计方法的鲁棒性比较  56-57
    4.1.3 航向指向模态两种设计方法的鲁棒性比较  57-59
第五章主动颤振抑制  59-71
  5.1 引言  59
  5.2 机翼与尾翼颤振  59-63
  5.3 颤振主动抑制系统  63-64
  5.4 频率加权最优二次型的基本原理  64-66
  5.5 频率加权隐模型跟踪最优二次型方法  66-70
  5.6 本章小结  70-71
第六章基于VEGA虚拟视景的主动控制实时仿真系统  71-90
  6.1 主动控制实时系统设计方案  71-74
  6.2 网络互联协议的选择  74-79
    6.2.1 视景仿真的数据传输协议的选择  74-75
    6.2.2 网络编程的实现  75-79
  6.3 基于VEGA的虚拟视景仿真技术  79-84
    6.3.1 视景软件的选择  79-80
    6.3.2 VEGA简介  80
    6.3.3 VEGA编程接口  80-82
    6.3.4 VEGA程序的编写  82-84
  6.4 主动控制实时仿真系统的实现  84-88
    6.4.1 主控程序的设计和实现  84-85
    6.4.2 MATLAB转换C/C++  85-86
    6.4.3 主动控制仿真系统的结果  86-88
  6.5 本章小结  88-90
第七章总结与展望  90-91
参考文献  91-95
在校期间发表的学术论文与研究成果  95-96
致谢  96-97

主动控制技术及视景仿真系统研究

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