Điều khiển bền vững đa biến chuyển động dọc của các thiết bị bay

Bài viết này trình bày việc thiết kế bộ điều khiển bền vững đa biến cho mô hình động học chuyển động dọc của hệ thống điều khiển bay. Mục tiêu của bài toán thiết kế là nhằm đạt được tín ổn định bền vững với chất lượng động học mong muốn để chống lại các biến đổi tham số trong mô hình máy bay với vận tốc của máy bay được coi là một bất định.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Điều khiển bền vững đa biến chuyển động dọc của các thiết bị bay TNU Journal of Science and Technology 226(11): 38 - 46 MULTIPLE-INPUT M ULTIPLE-OUTPUT LONGITUDINAL ROBUST CONTROL FOR AIRCRAFT Nguyen Tien Hung* TNU - University of Technology ARTICLE INFO ABSTRACT Received: 19/6/2021 This paper is dealt with the design of a multiple-input multiple-output robust controller for the longitudinal flight dynamics of an aircraft Revised: 29/6/2021 control system. The design objective is to achieve robust stability and Published: 30/6/2021 good dynamic performance against the variation of aircraft parameters in which the aircraft forward speed is considered to be a real KEYWORDS uncertainty. The controller synthesis is aimed at maintaining robust performance for frozen values of the aircraft forward speed in a Flight control specified operating range. The proposed robust controller is Robust controller implemented using the robust control toolbox in Matlab. The obtained Mixed sensitivity approach results verify the performance of the proposed controller for aircraft control system with respect to different values of the aircraft forward Loop-shaping design speeds. Robust performance ĐIỀU KHIỂN BỀN VỮNG ĐA BIẾN CHUYỂN ĐỘNG DỌC CỦA CÁC THIẾT BỊ BAY Nguyễn Tiến Hưng Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – ĐH Thái Nguyên THÔNG TIN BÀI BÁO TÓM TẮT Ngày nhận bài: 19/6/2021 Bài báo này trình bày việc thiết kế bộ điều khiển bền vững đa biến cho mô hình động học chuyển động dọc của hệ thống điều khiển bay. Ngày hoàn thiện: 29/6/2021 Mục tiêu của bài toán thiết kế là nhằm đạt được tín ổn định bền vững Ngày đăng: 30/6/2021 với chất lượng động học mong muốn để chống lại các biến đổi tham số trong mô hình máy bay với vận tốc của máy bay được coi là một TỪ KHÓA bất định. Việc tổng hợp bộ điều khiển là nhằm duy trì chất lượng động học bền vững của hệ thống khi vận tốc của máy bay nằm trong Điều khiển bay một khoảng xác định trước. Bộ điều khiển bền vững được thực hiện Bộ điều khiển bền vững nhờ hộp công cụ Matlab. Các kết quả nghiên cứu đã kiểm chứng chất lượng của bộ điều khiển đối với các giá trị khác nhau của vận tốc Phương pháp độ nhạy hỗn hợp máy bay. Thiết kế Loop-shaping Chất lượng bền vững DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.4672 Email: h.nguyentien@tnut.edu.vn http://jst.tnu.edu.vn 38 Email: jst@tnu.edu.vn TNU Journal of Science and Technology 226(11): 38 - 46 1. Introduction In flight control systems, the performance requirements should be maintained over the entire range of aircraft speeds and altitudes. For improving the performance of the closed-loop longitudinal control, multi-input multi-output (MIMO) controller designs can be employed for both elevator and throttle servos with the linear quadratic reg- ulator (LQR) control [1, 2]. On the other hand, it is well-known in flight control that the actuator dynamics depend on angle of attack regions [3]. In order to improve the system robustness against changes in the machine parameters and exogenous inputs, several controller designs have been proposed for such aircraft in literature. In [2, 4], the H∞ controller design is proposed for multivariable vertical short take-off and landing (VSTOL) aircraft system. In [1], the same approach is also applied to generic VSTOL aircraft model. H∞ control provides a very powerful tool for controller synthesis of multivariable linear time-invariant systems in the presence of uncertainty. However, the design techniques become more complicated if we consider uncertain linear time- varying systems. At the expense of conservativeness and possibly poor performance, the varying parameters can be treated as uncertainties and a single robust parameter- independent LTI controller can be designed for the entire operating range. On the other hand, if the parameter value is measurable online, one might instead try to design a parameter-dependent controller in order to improve performance. Recently, the linear parameter-varying (LPV) control approach, which takes the parameter variations into account directly in the control design, is applied for flight control systems of several types of aircraft and flight conditions [3, 57]. A common feature of the above publications is that the mathematical models of aircraft are not provided explicitly for some reasons. Furthermore, the robustness of the controlled system with respect to the changes of parameters is not also given clearly. Therefore, a robust H∞ controller design to improve the performance of the elevator deflection control loop with respect to machine parameter variations and in view of the throttle servos disturbance is presented in [8]. The obtained results show that the designed H∞ controller achieves the required performance specifications over the operating range of the aircraft. In addition, robustness of the controlled system against parameter changes as well as the impact of throttle servos on the robustness of the control system are also considered by means of some substantial simulation results. Since the throttle servo is considered to be a disturbance input, this design fa ...