Abstract

This paper uses the modified Backstepping (BS) Control method and the Dynamic Control Allocation (DCA) method to solve the problem that when the fighter aircraft under different flight conditions, it will be adaptively tracking different commands. Firstly, we introduce the classical Lyapunov method and classical backstepping control method, and then propose a modified backstepping control method to be applied by general flight control system model. Finally, for the problem that the common control allocation method can't compensate for ignoring the actuator dynamics, a dynamic control allocation method is introduced, and it is successfully applied to the design of the whole closed loop control system. The controller reserves the stable nonlinear term of the system, eliminates the unstable nonlinear term, and minimize the impact of ignoring the actuator dynamic through the dynamic allocation. The simulation results show that the methods in this paper have a good response. It can be implemented in different flight conditions with a good performance of command tracking and lots of robustness.

Highlights

  • We introduce the classical Lyapunov method and classical backstepping control method, and then propose a modified backstepping control method to be applied by general flight control system model

  • Ve⁃ hicle System Dynamics, 2014, 52(3) : 309⁃340

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Summary

Introduction

刘璟龙1, 文婧2, 刘小雄1, 何启志1 (1.西北工业大学 自动化学院, 陕西 西安 710129; 2.中国人民解放军陆军防化学院 指挥系, 北京 102205) 摘 要:用改进的反步控制(backstepping)和动态控制分配(dynamic control allocation,DCA)相结合的 方法使某战斗机在不同的飞行条件下能够自适应地跟踪不同的指令。 首先介绍了经典的李雅普诺夫 方法以及经典的反步控制方法,然后提出了适用于一般飞控系统模型的改进反步控制方法,最后针对 一般控制分配方法无法补偿忽略舵机动态的问题,介绍了一种动态控制分配方法,并将其成功应用于 整个闭环系统的设计中。 通过反步法保留了系统中稳定的非线性项,将不稳定的非线性项消去,又通 过动态分配使忽略舵机惯性造成的影响最小。 仿真结果表明所设计的闭环方案具有良好的响应特 性,在不同的飞行条件下均可以实现对指令信号的良好跟踪,并具有一定的鲁棒性。 现代飞行控制为研究领域带来了很多有趣并且 富有挑战性的控制问题,其主导动态是非线性的,很 多气动特性也是不确定的,而被控对象的输入又是 具有位置限制和速率限制的。 即便如此,对飞行控 制系统的性能需求却是很高的,飞机需要在较大的 飞行包线内具有较大的稳定裕度,并且要能充分利 用所有的气动舵面和推力矢量控制发挥最大机动控 制能力。 在最近几年,由于在大迎角控制和在通过 跨声速 区的快速转化中使用传统的增益规划方法[1] 会遇到很多问题,所以利用非线性的控制方法 在上述极限条件下获得更好的性能已经变得非常 重要。 反馈线性化[2] 是一种非线性的设计方法,它可 以明确处理这些类型的非线性动态。 利用非线性反 馈,这些对被控变量产生影响的非线性项会被消去, 之后生成一个期望的闭环系统动态。 这种专门设计 的非线性控制方法开创了用单一控制器跟踪不同飞 行条件下飞行指令的先例。 文献[3⁃4] 都成功地在 飞控领域应用了该方法。 为了完成反馈线性化方 法,系统的非线性必须完全知道,包括一些一阶导数

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