基于切换理论的倾转旋翼机过渡过程中优化控制问题研究

This project investigates the optimal control problem for the transition of tilt-rotor aircraft based on the switching theory. The goal of this project is to model the tilt-rotor aircraft as a multi-mode switched system, and abstract the objective function and constraints in different models according to the dynamic characteristics and performance requirements of tilt-rotor aircraft. We propose a novel optimal control design method based on state switching---the improved variable optimal control method, which can minimize the fuel consumption and choose the optimal switching points during the transitions to improve the overall performance. Finally, the physical verification platform will be built to realize the control algorithm effectively. In conclusion, the proposed control strategy will not only enrich and improve the switched optimal control theory, but also provide a novel and systematic method for the optimal controller design of switched systems. Furthermore, this strategy will provide an effective method and technical support for the tilt-rotor aircraft flight control.

本项目基于切换理论研究倾转旋翼机过渡过程的优化控制问题。根据倾转旋翼机飞行过程中的动态特性以及性能要求，建立倾转旋翼机的多模态切换动力学模型，抽象出不同飞行模式下的优化目标函数和约束条件。提出一种新的基于状态切换的优化控制器设计方法---改进的变量优化控制方法，对倾转旋翼机过渡过程中燃料消耗、切换点选择等目标函数进行优化，以提高飞行器的整体性能。最后搭建倾转旋翼机验证平台，实现控制算法在倾转旋翼机飞行控制上的物理试验验证。项目所提出的控制方案将丰富和完善切换优化控制理论，为切换系统的优化控制分析和设计提供新的思路和系统的方法，同时为倾转旋翼机飞行控制提供有效的方法及技术支撑。

1)本项目基于切换理论研究了倾转旋翼机过渡过程的优化控制问题。根据倾转旋翼机飞行过程中的动态特性以及性能要求，建立倾转旋翼机的多模态切换动力学模型。提出了新的优化控制器设计方法，对倾转旋翼机过渡过程中燃料消耗、切换点选择等目标函数进行优化，以提高飞行器的整体性能。最后搭建了倾转旋翼机验证平台，实现控制算法在倾转旋翼机飞行控制上的物理试验验证，为倾转旋翼机飞行控制提供有效的方法及技术支撑。该项目研究中完成学术论文30篇，其中SCI收录24篇，EI收录30篇，授权国际发明专利1项，国内发明专利4项。项目负责人依托该项目，还获批科研项目：大连市科技创新基金重点学科重大课题项目和中央高校基本科研业务费国防创新基金项目。