本书针对多操纵面飞机的配置特点，围绕多操纵面飞机飞行控制系统设计过程中所面临的热点问题，从多操纵面飞机及其常见故障建模与分析、控制系统结构与设计、控制分配策略与方法、执行器故障诊断、容错控制五个方面进行了深入而系统的研究与仿真验证，旨在为致力于我国战斗机、大飞机、运输机、预警机、加油机等军民用飞机研发、生产和制造行业的广大学者和工程技术人员提供一定理论借鉴和技术支撑。本书适合从事多操纵面飞行控制、控
制分配、非线性控制、容错控制等研究领域的研究生以及科研人员阅读。
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前言0
第1章 绪论11.1 引言1
1.2 多操纵面布局概述31.2.1 操纵面的发展及分类3
1.2.2 多操纵面的协调控制7
1.3 控制分配技术研究现状81.3.1 理论研究现状8
1.3.2 应用研究现状13
1.4 容错控制分配研究现状161.4.1 故障诊断研究现状16
1.4.2 容错控制研究现状20
1.5 本书内容安排24
参考文献25
第2章 多操纵面飞机与执行机构数字模型392.1 常用坐标系及飞机运动参数392.1.1 常用坐标系的定义39
2.1.2 飞机运动参数的定义40
2.2 多操纵面飞机动力学模型442.2.1 转动运动模型44
2.2.2 质心运动模型45
2.3 多操纵面执行机构模型462.3.1 执行器一阶模型47
2.3.2 执行器二阶模型47
2.3.3 冗余执行器系统模型48
2.3.4 推力矢量模型49
2.4 多操纵面执行机构与传感器故障模型522.4.1 舵面执行机构故障模型52
2.4.2 传感器故障模型53
2.5 小结55
参考文献55
第3章 多操纵面飞机级联飞行控制架构563.1 引言56
3.2 级联飞控系统总体框架56
3.3 多操纵面控制分配模型583.3.1 非线性控制分配模型59
3.3.2 线性控制分配模型60
3.4 级联飞行控制系统分析613.4.1 级联控制系统的动态模型61
3.4.2 过驱动系统的相关定义62
3.4.3 控制分配的基本要素63
3.5 小结65
参考文献66
第4章 多操纵面直接控制分配方法674.1 引言67
4.2 虚拟指令的可达集空间684.2.1 可达集的相关性质68
4.2.2 可达集的构建方法70
4.2.3 可达集体积的计算72
4.2.4 仿真及分析73
4.3 基于线性规划的直接分配算法设计764.3.1 直接分配的线性规划模型77
4.3.2 原始—对偶路径跟踪算法79
4.3.3 仿真及分析81
4.4 改进的直接分配优化算法设计864.4.1 优化方案设计86
4.4.2 具体方案实现88
4.4.3 仿真及分析89
4.5 小结92
参考文献92
第5章 变权值控制分配权值优化设计方法945.1 引言94
5.2 两类赋权控制分配法的数学模型955.2.1 加权伪逆法模型95
5.2.2 混合优化法模型96
5.2.3 可达集的统一构建97
5.3 赋权控制分配策略的权值多目标优化设计985.3.1 多目标优化模型的建立98
5.3.2 非劣排序遗传多目标优化算法100
5.3.3 仿真及分析103
5.4 多操纵面飞机变参数动态控制分配策略1085.4.1 固定权值控制分配模型转化108
5.4.2 变参数混合优化控制分配器设计109
5.4.3 变参数混合优化动态控制分配器设计111
5.4.4 控制分配的参数灵敏度分析112
5.4.5 仿真及分析112
5.5 小结115
参考文献116
第6章 多操纵面飞机动态控制分配方法1186.1 引言118
6.2 执行器模型精确已知的动态控制分配1196.2.1 问题描述119
6.2.2 执行器的动态补偿控制器设计120
6.2.3 基于有效集的控制分配器设计123
6.2.4 仿真及分析124
6.3 执行器不确定鲁棒预测动态控制分配1276.3.1 问题描述128
6.3.2 主环最优二次型飞行控制律设计131
6.3.3 伺服环鲁棒预测动态控制分配器设计132
6.3.4 仿真验证140
6.4 交叉耦合非线性动态控制分配方法1446.4.1 执行器动态建模145
6.4.2 控制分配器设计147
6.4.3 仿真及分析149
6.5 小结152
参考文献153
第7章 含未知输入的多操纵面飞机自适应神经网络控制分配1557.1 引言155
7.2 执行器带死区或齿隙非线性的控制分配建模1567.2.1 控制分配问题建模156
7.2.2 执行器非线性建模157
7.2.3 含执行器死区或齿隙非线性的控制分配方程158
7.3 多操纵面飞机虚拟控制指令设计与稳定性分析1597.3.1 自适应神经网络虚拟控制指令设计159
7.3.2 闭环稳定性分析161
7.4 仿真及分析1647.4.1 执行器含死区非线性的控制性能分析164
7.4.2 含死区或齿隙的多操纵面飞机自适应跟踪控制仿真165
7.5 小结167
参考文献168
第8章 基于自适应补偿观测器的多操纵面损伤故障诊断1708.1 引言170
8.2 问题描述1718.2.1 舵面损伤快速诊断问题171
8.2.2 故障检测阈值选择问题172
8.2.3 突变参数的辨识问题173
8.2.4 问题的解决方案173
8.3 自适应补偿观测器设计1748.3.1 增广观测器174
8.3.2 自适应动态补偿175
8.4 自适应阈值故障检测1778.4.1 自适应阈值设计177
8.4.2 自适应阈值性能分析178
8.5 限定记忆最小二乘故障隔离1798.5.1 舵面突发故障特性179
8.5.2 突变参数的快速辨识179
8.6 仿真及分析180
8.7 小结185
参考文献185
第9章 执行机构效能降低故障的鲁棒自适应故障估计1879.1 引言187
9.2 问题描述187
9.3 并行学习故障估计器1889.3.1 估计器设计188
9.3.2 稳定性分析190
9.3.3 鲁棒性分析192
9.4 仿真及分析194
9.5 小结201
参考文献201
第10章 含物理约束和故障重构不匹配的自适应控制分配20310.1 概述203
10.2 问题描述20410.2.1 舵面物理约束问题204
10.2.2 重构故障不匹配问题205
10.2.3 解决方案206
10.3 考虑舵面物理约束情形20710.3.1 自适应控制分配律设计207
10.3.2 物理约束控制分配律稳定性分析208
10.3.3 仿真及分析210
10.4 考虑舵面物理约束和重构故障不匹配情形21510.4.1 自适应控制分配律动态权值设计215
10.4.2 控制分配权值矩阵性质分析217
10.4.3 仿真及分析218
10.5 小结220
参考文献221
第11章 多操纵面鲁棒D稳定容错控制22211.1 引言222
11.2 问题描述22211.2.1 多操纵面飞机动力学模型222
11.2.2 含故障执行机构的动态控制分配模型223
11.3 鲁棒动态容错控制分配22411.3.1 故障后系统的可控性分析224
11.3.2 鲁棒虚拟控制律设计225
11.3.3 鲁棒区域极点配置虚拟控制律设计227
11.3.4 鲁棒动态控制分配228
11.4 仿真及分析230
11.5 小结237
参考文献237
第12章 多操纵面自适应有限时间容错控制23812.1 引言238
12.2 问题描述238
12.3 直接自适应非线性容错控制分配律设计23912.3.1 约束优化容错控制分配律设计239
12.3.2 有限时间容错控制分配律设计240
12.4 稳定性分析241
12.5 仿真及分析24212.5.1 仿真模型242
12.5.2 仿真结果及分析243
12.6 小结246
参考文献247
附录 主要符号说明表248
文后彩插0
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