基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模型參考飛控系統(tǒng)容錯(cuò)控制
常 鋒,楊 蒲,姜 斌
南京航空航天大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院,江蘇南京
摘 要:針對飛控動(dòng)態(tài)系統(tǒng)故障狀態(tài)下安全飛行問題,提出了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)哪P蛥⒖剪敯羧蒎e(cuò)控制方法。在經(jīng)典RBF網(wǎng)絡(luò)控制基礎(chǔ)之上,設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),通過添加直接輸入輸出線性環(huán)節(jié),應(yīng)用較近鄰聚類和新的自適應(yīng)C均值聚類法訓(xùn)練改進(jìn)后的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),以及在線調(diào)整神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值和閾值,提高了網(wǎng)絡(luò)的收斂速度和泛化能力,達(dá)到了飛控系統(tǒng)在線實(shí)時(shí)快速容錯(cuò)控制和抗干擾的目的。同時(shí),證明了該閉環(huán)魯棒容錯(cuò)控制算法的穩(wěn)定性。在波音747100/200模型上仿真實(shí)驗(yàn)表明了該方法的有效性和可行性。
關(guān) 鍵 詞:RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò);容錯(cuò)控制;模型參考;飛控系統(tǒng)
1 引 言
大型飛機(jī)尤其是客機(jī),飛行安全非常重要,這對飛控系統(tǒng)提出了很高的要求。容錯(cuò)控制研究目標(biāo)之一就是提高飛機(jī)的生存性和對一系列異常操作狀況的魯棒性,在飛行系統(tǒng)發(fā)生故障或存在外部擾動(dòng)時(shí),能夠保證飛機(jī)的生存和較理想的飛行特性[1]。基于模型參考的自適應(yīng)控制是通過選擇合適的參考模型以及控制器前饋增益和反饋增益的自適應(yīng)機(jī)制來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)輸出跟隨參考模型輸出[2]。但系統(tǒng)發(fā)生故障和存在外部擾動(dòng)時(shí),模型參考自適應(yīng)控制的全局穩(wěn)定性很難得到保證。近年來,實(shí)時(shí)在線穩(wěn)定的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制成為解決復(fù)雜非線性系統(tǒng)控制的有效途徑[34]。這些神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器大都采用局部泛化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),如RBF網(wǎng)絡(luò)。RBF網(wǎng)絡(luò)在逼近能力、學(xué)習(xí)速度等方面優(yōu)于BP網(wǎng)絡(luò),具有很強(qiáng)的非線性映射功能,但RBF網(wǎng)絡(luò)外推能力不足[5]。
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