·1750· 工程科学学报，第39卷，第11期 ADRC控制器参数无法满足轨迹跟踪控制要求.仿真 60 结果显示所提出的混合控制器对于被控直升机动力学 操纵响应 一参考响应 模型的变化有更强的抗扰性，即使被控直升机的特征 20 根有明显变化，所提出的混合控制器依然有较好的控 0 制效果. 20 4.4混合控制器对机体质量敏感性分析 00 对被控对象的质量进行±35%的变化，其轨迹跟 飞行时间s 踪效果如图12所示. 操纵响应 一一参考响应 参考航迹 20 机体质量增加35% 机体质量减少35% 20 爱10 3 -25020406080 飞行时间/s 东向距离/m 北向距离/m 图14XV2纵向双峰激励角速率响应 图12不同机体质量的轨迹跟踪仿真 Fig.14 Longitudinal doublet response of XV2's angular rate Fig.12 Spatial path response of different take-off weights 仿真结果显示，在有较大质量变化的情况下，使用 操纵响应 一一一参考响应 20 所提出的混合控制依然可以达到轨迹的位置误差小于 2.5m的控制精度. 5飞行验证 20 飞行时间/s 通过使用TMS320F28069作为控制芯片的嵌入式 60 飞控系统（图13）实现所提出的ADRC与自适应控制 40 操纵响应 一一参考响应 的控制算法，并将该控制系统应用于XV2行控制 20 -20 3 3 飞行时间/s 图15XV2横向双峰激励下的角速率响应 Fig.15 Lateral doublet response of XV2's angular rate 较好的一致性 图13用于XV2的飞行控制系统 5.2控制器轨迹跟踪控制效果 Fig.13 Flight control system for the XV2 按照航化喷洒的作业要求，飞行任务包含远距离 5.1内环模型跟随控制效果 直线前飞，原地旋转和近距离前飞等飞行科目.在小 通过将相同操纵输入下控制算法中参考模型的响 范围的试验场地内以8字折线循环飞行来模拟直升机 航化喷洒作业飞行.飞行测试中，XV2连续循环(4 应和使用所提出混合控制器的XV2无人直升机的响 次)飞行同样的轨迹，通过将飞行轨迹与预定轨迹进 应进行对比，对内环模型跟随控制器的控制效果进行 行比对，验证轨迹控制的稳定性与控制精度.分别对 评估.试验中对XV2的纵向和横向使用近似双峰信 XV2机体质量为170kg和190kg两种情况进行飞行 号作为控制输入激励，其角速率响应结果如图14和 测试，试验结果如图16、图17. 图15所示. 试验中目标航迹的长边距离为360m,短边距离为 纵向双峰激励试验的参考模型角速率响应与 6m.通过使用所提出的混合控制器对XV2无人直升 XV2机体角速率响应的相关度系数为0.911：横向双 机进行轨迹控制，在两种机体质量情况下，轨迹控制精 峰激励试验的参考角速率响应与实际飞行机体角速率 度基本相同.前飞过程中轨迹控制的均方根误差小于 响应的相关度系数为0.923.结果显示，被控直升机 0.5m,原地旋转过程中位置控制的最大偏差小于 XV2的机体角速率响应和参考模型的角速率响应有 0.6m.试验结果显示所提出的飞行控制算法能够对工程科学学报，第 39 卷，第 11 期 ADＲC 控制器参数无法满足轨迹跟踪控制要求． 仿真 结果显示所提出的混合控制器对于被控直升机动力学 模型的变化有更强的抗扰性，即使被控直升机的特征 根有明显变化，所提出的混合控制器依然有较好的控 制效果． 4. 4 混合控制器对机体质量敏感性分析 对被控对象的质量进行 ± 35% 的变化，其轨迹跟 踪效果如图 12 所示． 图 12 不同机体质量的轨迹跟踪仿真 Fig． 12 Spatial path response of different take-off weights 仿真结果显示，在有较大质量变化的情况下，使用 所提出的混合控制依然可以达到轨迹的位置误差小于 2. 5 m 的控制精度． 5 飞行验证 通过使用 TMS320F28069 作为控制芯片的嵌入式 飞控系统( 图 13) 实现所提出的 ADＲC 与自适应控制 的控制算法，并将该控制系统应用于 XV-2 行控制． 图 13 用于 XV-2 的飞行控制系统 Fig． 13 Flight control system for the XV-2 5. 1 内环模型跟随控制效果 通过将相同操纵输入下控制算法中参考模型的响 应和使用所提出混合控制器的 XV-2 无人直升机的响 应进行对比，对内环模型跟随控制器的控制效果进行 评估． 试验中对 XV-2 的纵向和横向使用近似双峰信 号作为控制输入激励，其角速率响应结果如图 14 和 图 15 所示． 纵向双峰激励试验的参考 模 型 角 速 率 响 应 与 XV-2机体角速率响应的相关度系数为 0. 911; 横向双 峰激励试验的参考角速率响应与实际飞行机体角速率 响应的相关度系数为 0. 923． 结果显示，被控直升机 XV-2 的机体角速率响应和参考模型的角速率响应有 图 14 XV-2 纵向双峰激励角速率响应 Fig． 14 Longitudinal doublet response of XV-2's angular rate 图 15 XV-2 横向双峰激励下的角速率响应 Fig． 15 Lateral doublet response of XV-2's angular rate 较好的一致性． 5. 2 控制器轨迹跟踪控制效果 按照航化喷洒的作业要求，飞行任务包含远距离 直线前飞，原地旋转和近距离前飞等飞行科目． 在小 范围的试验场地内以 8 字折线循环飞行来模拟直升机 航化喷洒作业飞行． 飞行测试中，XV-2 连续循环( 4 次) 飞行同样的轨迹，通过将飞行轨迹与预定轨迹进 行比对，验证轨迹控制的稳定性与控制精度． 分别对 XV-2 机体质量为 170 kg 和 190 kg 两种情况进行飞行 测试，试验结果如图 16、图 17． 试验中目标航迹的长边距离为 360 m，短边距离为 6 m． 通过使用所提出的混合控制器对 XV-2 无人直升 机进行轨迹控制，在两种机体质量情况下，轨迹控制精 度基本相同． 前飞过程中轨迹控制的均方根误差小于 0. 5 m，原地旋转过程中位置控制的最大偏差小于 0. 6 m． 试验结果显示所提出的飞行控制算法能够对 · 0571 ·