MPC控制不稳定极点的飞机

定义飞机模型

以下线性定常模型来源于线性化的纵向动力学飞机在3000英尺的高度和速度0.6马赫,[1]。开环模型状态空间矩阵有以下:

-32.174 (-0.0151 - -60.5651 = 0;-0.0001 -1.3411 0.9929 0;0.00018 43.2541 -0.86939 0;0 0 1 0);B = [-2.516 - -13.136;-0.1689 - -0.2514;-17.251 - -1.5766;0 0];C = [0 1 0 0;0 0 0 1); D = [0 0; 0 0];

输入、状态和输出的线性模型表示偏离各自名义值的非线性模型的操作点。

在这里,状态变量是:

电梯,襟副翼操纵变量的角度,在度。攻击和俯仰角度测量输出调节。

创建工厂,并指定初始状态为零。

工厂= ss (A, B, C, D);x0 = 0 (4,1);

开环系统是不稳定的。

潮湿(植物)

极点频率衰减时间常数(rad /秒)(-7.50秒)e 03 1.34 + 5.56 e-02i e-01 5.61 e-02 1.33 e + 02 -7.50 e 03 - 5.56 5.61 1.34 e-02i e-01 e-02 1.33 e + 02 5.45 e + 00 -1.00 -1.83 5.45 e + e + 00 00 e-01 -7.66 e + 00 1.00 1.30 7.66 e + e + 00 00 e-01

指定控制器约束

被操纵的变量都是+ / - 25度之间的约束。使用规模因素促进MPC调优。典型的选择规模因素上/下限的操作范围。

MV =结构(“最小值”{-25、-25},“马克斯”25},{25日,“ScaleFactor”,{50,50});

指定工厂的规模因素输出。

OV =结构(“ScaleFactor”,{60 60});

指定控制器调整权重

控制的任务是获得零炮检距分段常数引用,同时避免不稳定由于输入饱和。因为MV和OV变量已经爬在MPC控制器,MPC权重无量纲和应用扩展MV和OV值。对于这个示例,强调跟踪指定的攻角较大的重量比用于螺旋角。

重量=结构(“MV”[0 0],“MVRate”(0.1 - 0.1),机汇的,200年[10]);

创建MPC控制器

创建一个MPC控制器与模型指定的工厂,样品时间为0.05秒。(20 Hz), 10步的预测地平线,地平线控制2步骤,和先前指定的重量、约束和规模的因素。

mpcobj = mpc(植物,0.05,10、2、重量、MV, OV);

计算闭环直流增益矩阵

计算稳态输出灵敏度的闭环。零值意味着测量装置的输出可以跟踪所需的输出参考定位点。

cloffset (mpcobj)

- - >将模型转换为离散时间。- - >输出假设干扰# 1添加到测量输出集成的白噪声。- - >输出假设扰动添加到# 2集成白噪声测量输出。- - >”模型。噪音”是空的。假设白噪声在每个测量输出。ans e-11 * 0.1086 -0.0057 0.1222 -0.0355 = 1.0

使用仿真软件模拟®万博1manbetx

使用仿真万博1manbetx软件来模拟闭环反应步骤0.1和2度的参考信号攻击和球场上的角度,分别。

打开模型模型和设置万博1manbetxMPC控制器财产mpcobj。对于这个示例,房地产已经设置。

mdl =“mpc_aircraft”;open_system (mdl)

使用仿真软件模拟系统从命令行万博1manbetxsim卡命令。

sim (mdl)

打开范围显示飞机的操纵变量和输出响应

open_system (“mpc_aircraft / MV”)open_system (“mpc_aircraft /攻角响应”)open_system (“mpc_aircraft /螺旋角响应”)

正如所料,闭环反应显示了两个渠道选点跟踪性能好。

引用

[1]p . Kapasouris m·阿赞和g·斯坦,“设计反馈控制系统的不稳定的植物与饱和执行器”,Proc, IFAC计算机协会。在非线性控制系统设计,帕加马出版社,pp.302——307, 1990

a [2] a . Bemporad Casavola, e·莫斯卡“非线性控制约束线性系统通过预测参考管理”,IEEE®反式。自动控制,AC-42卷,不。3、340 - 349年,1997页。

bdclose (mdl)