考虑舵面效能损失的着舰主被动复合容错控制
收稿日期: 2025-07-10
修回日期: 2025-10-16
录用日期: 2026-02-04
网络出版日期: 2026-02-27
Hybrid active-passive fault-tolerant control for carrier landing subject to control surface effectiveness loss
Received date: 2025-07-10
Revised date: 2025-10-16
Accepted date: 2026-02-04
Online published: 2026-02-27
在舰载机着舰过程中，受复杂恶劣的海面环境、甲板运动及舰艉流等强干扰影响，舵面故障的概率显著增加，可能导致着舰控制精度下降，甚至引发瞬时失稳等问题。融合被动容错控制与主动容错控制的优点，提出一种基于直接升力模式的主被动复合容错飞行控制方法。首先，针对舵面故障初期舰载机响应特性突变的问题，设计基于预定义时间全局快速终端滑模的被动容错控制方法，保证舰载机在预定时间内的飞行瞬时稳定性，并提升控制系统的鲁棒性。然后，针对着舰末段的高精度控制需求，设计基于在线辨识的主动自适应重构控制，增强舰载机故障后的姿态和航迹跟踪控制能力。最后，通过数学仿真及工程应用性仿真试验，验证该方法在升降舵和襟翼损伤故障情况下的有效性。仿真结果证明，在不同舵面损伤程度下，该方法相比直接升力比例-积分-微分（PID）着舰控制方法及单一被动或主动容错控制，具有更强的鲁棒性和控制性能。
周大鹏 , 甄冲 , 曲晓雷 , 罗斐 . 考虑舵面效能损失的着舰主被动复合容错控制[J]. 航空学报, 2026 , 47(11) : 332544 -332544 . DOI: 10.7527/S1000-6893.2026.32544
During the carrier landing of carrier-based aircraft， strong disturbances such as complex harsh marine environment， deck motion， and ship stern flow significantly increase the probability of control surface faults， which may degrade landing control accuracy and even lead to instantaneous flight instability. This paper integrates the advantages of passive fault-tolerant control and active fault-tolerant control， and proposes an active-passive composite fault-tolerant flight control method based on direct lift control. Firstly， to address the abrupt change in the response characteristics of carrier-based aircraft at the initial stage of control surface faults， a passive fault-tolerant control method based on predefined-time global fast terminal sliding mode is designed to ensure the instantaneous flight stability of carrier-based aircraft within a prescribed time and improve the robustness of the control system. Then， to satisfy the high-precision control requirements in the terminal landing phase， an active adaptive reconfigurable control method based on online identification is designed to enhance the attitude and trajectory tracking control capability of faulty carrier-based aircraft. Finally， mathematical simulations and engineering application simulation tests are conducted to verify the effectiveness of the proposed method under elevator and flap damage faults. The simulation results demonstrate that the proposed method possesses stronger robustness and better control performance than the direct-lift Proportional-Integral-Derivative （PID） landing control method and the single passive or active fault-tolerant control under different degrees of control surface damage.
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