严鹏 刘春生 马诚诚 鲁可

摘要：針对过驱动飞行控制系统的操纵量冗余问题，本文提出了一种基于零空间的控制分配算法。首先对现有的零空间控制分配算法进行了改进，使其在期望力矩不可达的情况下同样具有良好的适用性；其次研究了期望力矩不可达情况下控制分配环节对系统控制性能的影响，将实际力矩与期望力矩的误差矢量作为系统已知的匹配不确定项设计了积分滑模控制器。研究表明，该方法具有时间复杂度低、求解精度高的特点，有效降低了期望力矩不可达对系统的影响，提升了系统的动态性能。

关键词：控制分配；冗余系统；零空间；控制算法；滑模控制

中图分类号：V249.1文献标识码：ADOI：10.19452/j.issn1007-5453.2021.05.008

在传统飞行器中，通常采用升降舵、副翼及方向舵这三组气动操纵舵面分别对飞行器的俯仰、滚转及偏航飞行姿态进行控制[1]。但在实际飞行控制系统中，传统飞行器的副翼及方向舵在滚转和偏航力矩上常常是耦合的，因此如何通过操纵舵面的偏转组合来提供期望的滚转及偏航力矩催生了最初的控制分配问题。同时，随着现代飞行器对于性能要求的不断提高[2-4]，现代飞行控制系统通常在设计的过程中引入冗余的操纵舵面成为过驱动系统，这使得现代飞行器拥有三个以上的操纵量[3]。为了解决这一困难，针对过驱动飞行器的控制分配策略应运而生[5]。

时间复杂度低、精确度高、能够充分考虑操纵量物理约束的控制分配算法一直是研究的重点[6-11]。……