《面向突發性結構損傷的可恢復飛行控制研究》是依託北京航空航天大學，由楊凌宇擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：面向突發性結構損傷的可恢復飛行控制研究
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：楊凌宇
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
戰損、結構疲勞導致的機體結構損傷給飛行安全帶來極大隱患，由於質量/質心/氣動等本體特性不可預知的顯著突變，現有飛行控制設計方法很難保證其線上穩定和控制。.本課題以結構受損飛機為對象，研究綜合可恢復飛行控制技術的概念、體系和設計方法。探索此類質量/質心/氣動特性非線性突變、結構不對稱對象的建模及動力學特性變化規律，研究受損狀態下的控制能力線上評估與恢複方法、線上干擾觀測與補償方法以及多變數自適應飛行控制方法等關鍵技術，以期為此類對象在應急狀態下提供可行的穩定和控制手段。.在理論研究基礎上，本課題還將進一步建立小型斷翼UAV控制驗證平台，驗證所提出的技術方法，形成理論與工程設計的相互牽引與支持，使可恢復飛行控制的研究更具工程套用價值。.預期結果將為大型民用飛機、無人機的應急飛行控制系統設計提供基礎理論支撐，以提升其安全性和生存性，同時也將有助於推動可恢復控制理論及套用技術的發展。
結題摘要
戰損、結構疲勞導致的機體結構損傷給飛行安全帶來極大隱患，由於質量/質心/氣動等本體特性不可預知的顯著突變，現有飛行控制設計方法很難保證其線上穩定和控制。 本課題以結構受損飛機為對象， 研究綜合可恢復飛行控制技術的概念、體系和設計方法。形成的主要研究成果如下： 建立了用於描述突發性結構損傷的飛行器通用運動學方程，採用CFD和吹風數據建立了翼尖損傷的氣動特性方程，給出了結構損傷對飛機特性影響的一般規律； 提出了一種基於“穩定性恢復”和“控制性能”恢復的綜合可恢復飛行控制方案，利用穩定性恢復保證控制性能恢復，提高飛行安全性； 針對突變對象的特殊動態過程，創新性提出結構損傷系統“瞬態性能”的概念及評價指標； 提出了基於LPV的直接/間接多變數模型參考自適應方法，並給出其穩定性證明，該方法通過引入先驗信息構建LPV模型，大幅度降低了多入多出自適應控制算法的自適應參數和計算量，降低了增益矩陣選擇的難度，提高了算法的效率； 提出了E-MRAC穩定性恢複方法，利用ESO作為外環提供穩定性保證，降低自適應參數對“慢變”“有界”的假設條件依賴性，提升了系統的瞬態性能； 搭建了結構損傷飛機驗證環境，對所提出的方法進行了綜合驗證與比較，證明了所提出的綜合可恢復飛行控制方案和方法的有效性； 研製了適用於結構損傷驗證的斷翼無人機平台，包括外形、氣動、結構、加工工藝設計，控制系統選型、設計和集成。 上述研究結果可為大型民用飛機、無人機的應急飛行控制系統設計提供基礎理論支撐，以提升其安全性和生存性，同時也將有助於推動可恢復控制理論及套用技術的發展。
