飛機(jī)容冰飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理論與方法研究.pdf

1、飛機(jī)結(jié)冰是造成飛機(jī)飛行事故的重要原因之一。事實(shí)證明只是依靠飛機(jī)機(jī)載防＼除冰系統(tǒng)不能完全解決飛機(jī)結(jié)冰帶來(lái)的飛行安全隱患,其根本原因是防＼除冰系統(tǒng)并不能百分之百地防止飛機(jī)結(jié)冰或者消除已經(jīng)結(jié)的冰,導(dǎo)致飛機(jī)會(huì)出現(xiàn)帶冰飛行的情況。如何解決飛機(jī)帶冰飛行的安全問(wèn)題己成為飛機(jī)設(shè)計(jì)與飛行控制領(lǐng)域一個(gè)新的關(guān)鍵研究課題。本文圍繞飛機(jī)容冰飛行控制技術(shù),深入研究結(jié)冰后飛機(jī)飛行動(dòng)力學(xué)模型、結(jié)冰檢測(cè)理論、結(jié)冰狀態(tài)重構(gòu)控制理論及飛行包線保護(hù)理論等,并在此基礎(chǔ)上系統(tǒng)建立

2、具有飛機(jī)容冰概念的綜合結(jié)冰保護(hù)系統(tǒng),綜合仿真結(jié)果表明該系統(tǒng)能夠?qū)Пw行的飛機(jī)實(shí)施有效的包線保護(hù),并保證飛機(jī)具有良好的操穩(wěn)特性。飛機(jī)容冰飛行控制問(wèn)題的研究?jī)?nèi)容涵蓋流體力學(xué)、飛行動(dòng)力學(xué)、參數(shù)辨識(shí)、飛行控制、人工智能等多學(xué)科,是屬于多學(xué)科交叉研究領(lǐng)域。
　　本文的主要研究工作包括:
　　1.系統(tǒng)研究討論了能表征飛機(jī)結(jié)冰嚴(yán)重程度、含有結(jié)冰特性參數(shù)的飛機(jī)結(jié)冰后飛行動(dòng)力學(xué)特性描述模型,提出了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)冰定性檢測(cè)方法;
　　

3、2.深入研究飛機(jī)結(jié)冰的定量檢測(cè)方法。論文由淺入深地研究了“時(shí)不變”系統(tǒng)H∞參數(shù)檢測(cè)法、“時(shí)變”系統(tǒng)H∞參數(shù)檢測(cè)法以及時(shí)不變與時(shí)變綜合參數(shù)檢測(cè)法等三種參數(shù)識(shí)別的方法,以及它們?cè)陲w機(jī)結(jié)冰參數(shù)辨識(shí)問(wèn)題上的應(yīng)用。開(kāi)創(chuàng)性的設(shè)計(jì)并提出“時(shí)不變”與“時(shí)變”綜合參數(shù)檢測(cè)方法以及使用規(guī)則,仿真研究證明可以有效的減少了檢測(cè)的延時(shí)時(shí)間,大大提高了檢測(cè)方法的實(shí)用性。
　　3.研究飛機(jī)結(jié)冰狀態(tài)重構(gòu)控制方法。本文通過(guò)對(duì)魯棒控制技術(shù)、線性矩陣不等式技術(shù)的詳細(xì)闡

4、述與討論,讓方法的基本原理更加清晰。然后通過(guò)對(duì)比基于線性矩陣不等式的H∞控制、H2控制和H2/H∞控制三種方法設(shè)計(jì)出的狀態(tài)反饋控制器的使用效果,確定適合本文仿真算例最為合適的重構(gòu)控制方法為H2控制。此外,從控制方法的理論層次分析了仿真結(jié)果,讓三種方法各自的適用范圍和優(yōu)缺點(diǎn)更加清晰。
　　4.研究基于容冰飛行概念的飛機(jī)結(jié)冰綜合保護(hù)系統(tǒng)的應(yīng)用。該系統(tǒng)主要有飛機(jī)結(jié)冰飛行控制系統(tǒng)和飛機(jī)結(jié)冰包線保護(hù)系統(tǒng)組成。其中飛機(jī)結(jié)冰飛行控制系統(tǒng)即為飛機(jī)

5、結(jié)冰參數(shù)檢測(cè)與重構(gòu)控制的綜合應(yīng)用仿真,而飛機(jī)包線保護(hù)系統(tǒng)則主要通過(guò)檢測(cè)關(guān)鍵狀態(tài)量來(lái)限制輸入信號(hào)。兩者功能定位不同,卻能相輔相成,共同組成完整的飛機(jī)結(jié)冰綜合保護(hù)系統(tǒng)。
　　本文整體研究思路是通過(guò)對(duì)飛機(jī)容冰飛行控制的主要技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究和探討,針對(duì)不同的參數(shù)檢測(cè)方法和不同的控制重構(gòu)方法進(jìn)行了仿真比較,從方法的本質(zhì)和仿真結(jié)果兩個(gè)方面討論對(duì)比各自的優(yōu)缺點(diǎn)。從中選擇最符合本文所涉及的仿真環(huán)境和算例的參數(shù)檢測(cè)方法和重構(gòu)控制方法,最終建立優(yōu)