干扰和执行器故障下的舰载机着舰容错控制系统
作者:
作者单位:

1.北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院,飞行器控制一体化技术国防科技重点实验室, 北京 100083;2.中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所, 沈阳 110035

作者简介:

段海滨,男,教授,博士生导师,教育部“长江学者”特聘教授,国家杰出青年科学基金获得者,“万人计划”-科技创新领军人才;中国自动化学会无人飞行器自主控制专业委员会主任委员,中国航空学会制导、导航与控制分会主任委员;南京航空航天大学00 级校友。主要研究方向为无人机集群仿生自主控制、先进飞行控制与智能感知。主持国家自然基金重大研究计划重点项目、重点项目、面上项目等7 项。曾获中国青年科技奖、中国自动化学会首届青年科学家奖、冯如航空科技精英奖,担任《Guidance, Navigation and Control》创刊主编。

通讯作者:

段海滨,E-mail:hbduan@buaa.edu.cn。

中图分类号:

TP13;V249.122

基金项目:


Design of a Carrier-Based Aircraft Landing Fault-Tolerant Control System with Disturbances and Actuator Faults
Author:
Affiliation:

1.Science and Technology on Aircraft Control Laboratory, School of Automation Science and Electrical Engineering, Beihang University, Beijing 100083, China;2.Shenyang Aircraft Design and Research Institute, Aviation Industry Corporation of China, Shenyang 110035, China

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    摘要:

    本文提出了一种执行器故障的舰载机着舰容错控制系统,该系统可有效抑制着陆过程中的外界干扰和执行器故障带来的不利影响。首先,利用基于最小二乘的自回归模型对甲板运动进行预测,以获得在波浪干扰下的准确落点;其次,设计了下滑路径导引律,利用该导引律生成飞行航迹角;此外,设计了基于干扰观测器的快速终端积分滑模控制器,利用低通滤波器实现了控制器串联设计;最后,通过李雅普诺夫函数证明了该容错控制方法的跟踪误差一致有上界。将本文方法与比例-积分-微分控制器进行了对比数值仿真,验证了该算法的可行性。

    Abstract:

    This paper presents a landing fault-tolerant control system for carrier-based aircraft with faulty actuators. The system can effectively suppress the external disturbance during landing and the adverse effects caused by faulty actuators. First, an autoregressive model based on least squares is used to predict the deck motion to obtain the accurate landing point under wave disturbances. Second, a glide path guidance law is designed to generate the flight path angle. In addition, fast terminal integral sliding mode controllers based on disturbance observers are designed, and the controllers are connected in series with low-pass filters. Finally, the Lyapunov function is utilized to prove that the tracking error of the fault-tolerant control method is uniformly upper bounded. The proposed method is compared with the proportional-integral-differential (PID) controller by the numerical simulation, and the results verify the feasibility of the proposed algorithm.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

段海滨,袁洋,张秀林.干扰和执行器故障下的舰载机着舰容错控制系统[J].南京航空航天大学学报,2022,54(5):949-957

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  • 收稿日期:2022-07-12
  • 最后修改日期:2022-09-29
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  • 在线发布日期: 2022-10-05
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