精品飞机着陆控制

1、精品飞机着陆控制飞机着陆控制问题我们将推导飞机最后下降和着陆的模型。图1是期望曲线。所期望的下降速度 正比于高度的平方。因此，高度越高，所需的下降速度就越大。随着高度的下降， 所需的下降速度就越来越小。到极限时，随着高度趋于0,下降速度也趋于0。因 此，飞机就能从一定的高度迅速下降，但着地却十分平稳，而且能避免危险。下降速度离地高度图1着陆速度作为高度的函数的期望曲线上述所需的模型的两个状态变量是离地高度h和飞机垂直速度的V（图2）。控 制输出的是作用于飞机同时乂能改变飞机高度h和速度v的作用力。下面给出了与 此密切相关的口感乃至微分方程式，见图3。以速度v运动的质量m具有动量 p二mv。如果

2、没有外部力量的作用，该质量将以同样的速度v向同样的方向运动。如 果在时间间隔?t内，有个力f作用，那么2s就会有速度?v, f?t/m存在。如果我们取?t, 1. Os和m, 1. 0 （lb-英尺），则可 得?v, f（lb）,或正比于作用力的速度变化量。水平速度（V）高度（h）Ground图2飞机着陆控制问题其差分表示法为：vvf, , iii, 1hhvl, , () iii, 1这里是新速度，是原速度。是新高度，是原高度。vvhhi, lii, li下面，我们推导高度h,速度v和控制力f的隶属度函数。第1步:定义状态变量的隶属函数，如下：表1高度的隶属函数高度(英尺)0 100 200

3、 300 400 500 600 700 800 900 1000高(L) 0000000.20.40. 6 0. 8 1 中(M) 0 0 0 0 0. 2 0. 4 0. 6 0. 8 1 0. 80. 6 低(S) 0. 4 0. 60.810. 8 0. 6 0. 4 0. 2 0 0 0 接近零(NZ) 1 0. 8 0. 6 0. 40. 2 0 0 0 0 0 0 .表2速度的隶属函数垂直速度(英尺/s),30 ,25 ,20 , 15 , 10 ,5 0 5 10 15 20 25 30 (UL) 000000000 0. 51 1 1 (US) 0000000 0. 51 0

4、. 5000 (Z) 00000 0. 51 0. 50000 0 (DS) 000 0. 51 0. 50000000 (DL) 111 0. 5000000000接近零小中大1.00.80.60.40. 20 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000高度图3高度h的分段大降小降零小升大升1.00.80.60.40.20,30 , 25 , 20 , 15 , 10 , 5 0 5 10 15 20 25 30水平速度图4速度v的分段笫2步:定义控制输出的隶属函数，如下：输出力(lbs),30 ,25 , 20 , 15 , 10 , 5 0 5 10

5、 15 20 25 30 (UL) 000000000 0. 51 1 1 (US) 0000000 0. 51 0. 5000 (Z) 00000 0. 51 0. 50000 0 (DS) 000 0. 51 0. 50000000 (DL) 111 0. 5000000000大降小降零小升大升1.00.80.60.40. 2,30 ,25 ,20 , 15 , 10 ,5 0 5 10 15 20 25 30控制力(1 /s)控制力f的分段笫3步:定义规则并归纳成FAM表，表中的之代表控制输出。如下：速度高度 DL DS Zero US UL(L) Z DS DL DL DL(M)US

6、Z DS DL DL(S) UL US Z DS DL(NZ) UL UL Z DS DSFAM表第4步：笫一初始条件，推导模型。因为本任务是控制飞机接近和着陆时的垂直下降速 度，我们设飞机的高度1000英尺，下降速度为,20英尺/s。我们用下面的表达式 更新每步状态变量。vvf, , iii, 1hhv, , iii, 1初始速度:v0：,20初始高度:h0：1000控制力：要计算高度h取L对应1.0, M对应0.6速度v仅DL对应1. 0高度速度输出L(l.O) AND DL(l.O), Z(l.O)M(O. 6) AND DL(l.O), US(O. 6)我们用质心法进行非模糊化，并得到

7、fO, 5.81bso这是从初始条件汁算得到的输出力。如下：-io a 10202 8Z US 1.0 1.00.620 v 0 -10 0 10 h 10-10 0 10 20 ffO二5. 80现在，计算状态变量的新值和下一步循环的输出：hl二h0+v0二1000+(-20)二980vl二v0+f0二-20+5. 8二-14. 2高度hl二980英尺时,L取0. 96和M取0. 64速度vl二-14. 2英尺/s时，DS取0. 58和DL取0. 42高度速度输出L(0. 96) AND DS(O. 58), DS(O. 58)L(0. 96) AND DL(O. 42), Z(0. 42)

8、M(0. 64) AND DS (0. 58), Z(0. 58)M(0. 96) AND DL(0.42), US(0. 42)我们重新计算状态变量的新值和下一步循环的输出：h2二hl+vl二980+(-14 2)=965. 8v2二vl+fl二-14. 2+(-0. 5) =-14. 7高度h2二965. 8英尺时，L取0. 93和M取0. 67速度v2=-14. 7英尺/s时，DL取0. 43和DS取0. 57高度速度输岀L(0. 93) AND DL(0. 43),Z(0. 43)L(0. 93) AND DS (0.57),DS(0. 57)M(0. 67) AND DL(0. 43

9、),US(0. 43)M(0. 67) AND DS (0. 57),US(0. 57)我们找出此循环的质心f2=, 0. 41bso我们就可以依次循环，计算出飞机的轨迹。主要程序如下:模糊规则定义，模糊推理/高度的规则，隶属度函数dx二double(PlaneH);辻(dx500&dx800)HM二(800-dx)/500+l;else if(dx300&dx0&dx300&dx0&dx20)speedUL二1;辻(speedx10)speedUL二speedx/10T;辻(speedx=10&speedx=0&speedx0&speedx10) speedZ二1-speedx/10;if(

10、speedx10) speedZ=l+speedx/10;辻(speedxTO&speedxO) speedDS二-speedx/10;辻(speedx 二-20&speedxT0) speedDS二speedx/10+2;if(speedx-20)speedDL二1;辻(speedx 二-20&speedxT0) speedDL二一speedx/lOT;/定义FAM表/double HL, HM, HS, HNZ; /定义高度/double speedUL, speedUS, speedZ, speedDS, speedDL;/定义速度 /double fUL, fUS, fZ, fDS,

11、fDL; /定义控制力/模糊推理/FAM表的第一行fUL二0;fUS二0;fZ二0;fDS二0;fDL二0;if(HL!=O)if(speedDL!二0)if(HL=speedDL)fZ11二HL;else fZll二speedDL;if(speedDS!二0)if(HL=speedDS)fDS12二HL;else fDS12二speedDS;if(speedZ!二0)if(HL=speedZ)fDL13=HL;else fDL13二speedZ;if(speedUS!=0)if (HLNspeedUS) fDL14=HL;else fDL14二speedUS;if(speedUL!二0)if

12、(HL=speedUL)fDL15=HL;else fDL13二speedUL;/N ST 畐爲 zsoj (zp 缶 dsuoVH) j-rd) (oJ.zpaedsLI( sopeMSUZZZJ 8 二VHUZZZ J (sop 务 dsuoVH) j 二 (oJ.sopds)*宀 Lapids匕 zsru s% 二VH 匕 ZSfUQapdsu 合 H) 3二 (ol.ap%ds)s(ol.KHW宀 二(np 缶 dsuoVH) 3二(0lnp%ds)J-rH 宀 -snpeedsHVZ吕 as% 二VH2Z吕(snpeedsuoVH) JI) (Ouisflpds/INpeedsuee

13、zJ SI -SHUeezJ (zp 缶 dsuSH) 3二(oJ.zpds)JI宀 -SOP 务 dsuzcosfu Qsv -SHUZcosfu (sop 缶 ds 乂 SH) 3二(Ol.sapds/I宀 Lop 缶 ds 匕conj as% -SH 匕COTUQopdsu 合 H) 3二(OHuapas)s (OJ.SH)JI(OJ.ZNH)M宀 宀SI -SHUgsQJ (np 缶 dsuSH) 3二(0l,np%ds)J-rH 宀 -snpdsuves吕 as% -SHUVesaJ (snp缶dsuSH) JI) (oJ.sflptDCDds WNP 缶 dsuevzj SI -Z

14、NHUVZJ (zp 缶 dsuZNH) 3二 (oJ.zp%as)M 宀 -sop缶dsuzvTU SI -ZNHUZVTU (sop%dsuZNH) 3二 (oJ.sop%as)JI 宀 nopdsusfu as% -ZNHUSfu (op 缶 dsu 合H) 3二 (ouuopas)J-)REem穩更區汉親皿三床闔轻龜、 二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二 宀 宀 Lnp缶dsugvsQJ SI -ZNHUgbsaJ (np%ds=:ZNH) 3二 (ol.Tlpds/-rH 宀 -sflpdsuvvsQJ s% -ZNHyvsaJ (snp%dsuZNH) 3二 (oJ.s

15、flptDCDds )出/force二fUL*(10*(1+fUL)+10)/2+10)+fUS*10+fDS*(-10)+fDL* (-10*(1+fDL)-10)/2-10);force二fDS12*(-10)+fDL13*(-10*(1+fDL)-10)/2-10)+fDL14*(-10*(1+fDL)-10)/2-10) +fDL15* (-10* (1+fDL)-10)/2-10);定义控制力force=force+fUS21*10+fDS23*(-10)+fDL24*(-10*(1+fDL)-10)/2-10)+fDL25* (-10* (1+fDL)-10)/2-10);定义控制力force=force+fUL31*(10*(1+fUL)+10)/2+10)+fUS32*10+fDS34* (-10) +fDL35* (-10* (1+fDL) -10) /2-10); 定义控制力force=force+fUL41*(10*(1+fUL)+10)/2+10)+fUL42*(10*(1+fUL)+10)/2+10)+fDS44* (-10) +fDS45* (-1