基于多模型MPC的变体飞机协调优化控制  被引量:1

Coordinated optimization control of morphing aircraft based on multi-model MPC

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作  者:徐文丰 李颖晖[1] 裴彬彬 禹志龙 XU Wenfeng;LI Yinghui;PEI Binbin;YU Zhilong(Aviation Engineering School,Air Force Engineering University,Xi’an 710038,China;Graduate School,Air Force Engineering University,Xi’an 710038,China)

机构地区:[1]空军工程大学航空工程学院,陕西西安710038 [2]空军工程大学研究生院,陕西西安710038

出  处:《系统工程与电子技术》2023年第9期2902-2911,共10页Systems Engineering and Electronics

基  金:国家自然科学基金(62103440);陕西省自然科学基础研究计划(2022JM-011)资助课题。

摘  要:针对变体飞机纵向动力学模型的变形机构、升降舵、发动机推力的协调优化控制问题,基于多模型切换的模型预测控制方法,建立了变体飞机的纵向动力学模型与气动模型,并分析了其在不同状态和构型下的动力学特性。针对变体飞机纵向运动的平衡点转移问题,基于小扰动线性模型设计了一种多模型切换的模型预测控制器。该控制器能够通过协调控制变形机构、发动机推力和升降舵优化飞行性能,并保证了输入幅值和速率受限的条件下变体飞机的状态变量不超出预先设定的范围。然后,给出了将控制器求解转换为二次规划的详细可行步骤。最后,通过仿真验证了方法的有效性。Based on the switching multi-mode model predictive control method,the coordinated optimal control of the morphing mechanism,elevator,and thrust of morphing aircraft in the cruise phase is explored.The longitudinal dynamic model and aerodynamic model of longitudinal morphing aircraft are established,and the dynamic characteristics of morphing aircraft under different flight conditions are analyzed.In view of the problem of the transfer between the equilibrium points in longitudinal movement,a multi-mode switching model predictive controller is proposed.This controller can optimize the flight performance by coordinating the morphing mechanism,engine thrust,and elevator,and ensure that the state variables of morphing aircraft do not exceed the preset range under the condition of limited input amplitude and rate.Then,the detailed and feasible solving steps and the method of transforming the optimization problem into quadratic programming are given.Finally,the simulation verifies the effectiveness of the method.

关 键 词:多模态切换 模型预测控制 变体飞机 协调控制 约束控制 

分 类 号:V24[航空宇航科学与技术—飞行器设计] TP273[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]

 

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