飞机座舱环控系统自适应控制设计及仿真研究

飞机座舱环控系统自适应控制设计及仿真研究

杨超（2012919346）

飞机座舱环制系统的理想传递函数为

G m (s )=

0.92

7200s 2+380s+1

(1)

可调系统的控制模型为

G p (s )=k c k

v

7200s 2+380s+1

(2)

将式（1）、（2）应用MIT 方案，可以得到飞机座舱环的自适应控制模型:

{7200ë+380ė+e =(0.92−k c k v )u

7200ÿm +380ẏm +y m =0.92u k c =μey m

(3)

假设该系统输入信号u 为阶跃信号，幅值为10，k v 的肯能变化范围为0.6~1.2，根据式（3）可以得到

7200e ⃛+380ë+ė+0.92k v μu 2e =0 (4)

形如（4）式的方程可以看做一个三阶系统，根据劳斯判据吗，欲使该自适应闭环系统稳定，μ必须满足

μ<5.73×10−4k v −1 (5)

结合k v 的取值范围0.6~1.2可知，系统稳定的条件是

μ<4.77×10−4 (6)

对该飞机座舱环控自适应控制系统运用MATLAB 软件中的Simulink 模拟系统进行仿真实验验证，仿真图如1所示。

图1 飞机座舱环控自适应控制系统仿真图

系统输入u=10，分别取μ=1.0×10

−4

,1.5×10−5，k v =1则系统的输出

分别如图2、图3所示。

图2 μ=1.0×10−4

的仿真图

图2 μ=1.5×10−5

的仿真图

从图2、图3可以看出，系统稳定，这是因为这两种μ都满足稳定性条件。当

1000

2000

3000

4000

5000

6000700080009000

012345678910

1000

2000

3000

4000

5000

6000700080009000

012345678910

取得μ比较大时或者系统的输入信号幅值比较大时，都有可能是系统不稳定，当

μ=0.01时，系统的仿真图如图4，可见被控系统是发散的。

图4 μ=0.01时系统的仿真图

由上分析可知，当μ在系统稳定范围类，可以保证可调控制系统的稳定，当μ取得多大时，超出稳定范围很多的时候，系统就会出现震荡，导致系统不稳定。因此一般应该选取较小的自适应增益。但是，由图2、图3不难看出当自适应增益μ越大时系统自适应速度就越快，因此系统的稳定性和自适应速度是存在矛盾的，如何在二者之间做比较合理的折中是很重要的。

另外当形同输入信号过大时也可能导致信号的不稳定，如，系统输入u=300，分别取μ=1.0×10−4

，k v =1则系统的输出如图5所示。

0100020003000400050006000700080009000

-1

-0.5

0.5

1

1.5

39

图4 u =300时系统的仿真图

0100020003000400050006000700080009000

-1.5

-1-0.500.511.522.5

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