邓永亮, 吴梅, 王志峰

(西北工业大学 自动化学院, 陕西 西安 710129)

积分滑模控制在飞艇舵面故障中的应用

邓永亮, 吴梅, 王志峰

(西北工业大学 自动化学院, 陕西 西安 710129)

针对飞艇运动姿态的小扰动模型,利用极点配置方法设计了积分滑模控制器。对飞艇 “×”型舵面出现的故障,给出了期望的特征根,并选择合适的特征向量来构造积分滑模面。给出了一种快速的趋近律形式,并证明了其稳定性。仿真结果表明,与PD控制器相比,积分滑模控制器能使飞艇的运动姿态保持良好。

极点配置; 特征向量; 积分滑模; 舵面故障

引言

高空飞艇的数学模型随着时间或工作环境的改变而变化,其变化规律往往事先不知道,飞艇的气动参数会随其飞行速度、飞行高度和大气密度而变。在飞行过程中,飞艇的质量和质心位置会随着燃料的消耗而改变[1]。如果控制对象的参数在小范围内变化时,可用一般的反馈控制、最优控制或补偿控制等方法来消除或减小参数变化对控制品质的有害影响。但是飞艇飞行中操纵面的损伤会使飞艇部分或全部失去控制力/力矩,这对于飞艇是致命的故障,会使飞艇产生不稳定的运动,从而发生危险。

传统的重构飞行控制的缺陷是当系统不能检测到故障时,飞控系统的性能完全依赖于系统本身的鲁棒性,只能采用经典的PD控制,飞艇的稳定性和飞行品质无法得到保障。变结构控制的突出优点是对不确定性具有“不变性”[2-3]。而积分滑模面保证了在滑动模态下的系统与原系统阶数一致,且具有良好的动态品质。……