基于伪逆最优控制飞行控制系统容错重构设计

中国民航大学学报

基于伪逆最优控制飞行控制系统容错重构设计

史志波^1a,2，孙丹^1b，刘涛^1a

（1.中国民航大学a.航空自动化学院机器人研究所；b.天津市民用航空器适航与维修重点实验室，天津300300；
2.哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院，哈尔滨150001）

收稿日期:2014-06-03 修回日期:2014-07-13 出版日期:2014-12-25 发布日期:2014-12-05
作者简介:史志波（1980—），男，江苏徐州人，讲师，硕士，研究方向为民用航空器飞行控制系统容错重构控制及适航性评估.
基金资助:
中央高校基本科研业务费专项（3122013D012）

Fault-tolerant reconfiguration of flight control system based on pseudo-inverse and optimal method

SHI Zhi-bo^1a,2,SUN Dan^1b.LIU Tao^1a

(1a. Robotics Institute,Aeronautical Automation College;1b. Civil Aircraft Airworthiness and Maintenance Key Lab of Tianjin,CAUC,Tianjin 300300,China;2. Electrical Engineering and Automation College,Harbin Institute of Technology,Harbin 150001,China)

Received:2014-06-03 Revised:2014-07-13 Online:2014-12-25 Published:2014-12-05

摘要/Abstract

摘要：

针对飞行器操纵面受损或失效下的容错重构及其操纵品质问题，提出一种基于线性二次最优控制（linear quadratic regulator，LQR）理论和伪逆法技术实现多变量飞行器控制系统的容错重构技术方案。应用LQR最优控制实现飞行器控制系统的稳定优化设计，并考虑飞行器操纵面故障特点，建立其故障一般描述形式,利用伪逆法技术实现飞行器故障状态下的控制率重构与优化设计，保证重构下闭环控制系统的严格正实与全局稳定性。针对飞行器控制系统操纵面的典型故障进行容错重构仿真验证，结果表明所提出系统容错重构方案能够实现对飞行器在操纵面故障下的有效控制。

关键词: 飞行控制系统, 伪逆法, 线性二次调节器, 容错重构, 多变量控制

Abstract:

For the problem of fault-tolerant reconfiguration and handling quality requirements under damaged or failed aircraft control surface,a fault-tolerant reconfiguration project is given for multivariable flight control system based on the linear quadratic optimal regulator (LQR)and pseudo-inverse method. LQR is applied to achieve the stability and optimal design of flight control system,the general description form is established to every fault type,then the control law reconfiguration is realized with pseudo-inverse method and the optimal design is achieved by LQR theory simultaneously. The strictly positive real and global asymptotic stability of the closedloop control system is ensured. Aiming at typical faults,the reconfiguration scheme is verified by computer simulation,which demonstrates that the scheme could ensure effective control of the aircraftwith actuators faults.

Key words: flight control system, pseudo-inverse method, linear quadratic regulator, fault-tolerant reconfiguration, multivariable control

中图分类号:

史志波，孙丹，刘涛. 基于伪逆最优控制飞行控制系统容错重构设计[J]. 中国民航大学学报.

SHI Zhi-bo,SUN Dan.LIU Tao. Fault-tolerant reconfiguration of flight control system based on pseudo-inverse and optimal method[J]. .

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