1、模糊逻辑与遗传算法在直升机飞行控制中的应用

模糊逻辑与遗传算法在直升机飞行控制中的应用

1. 引言

开发直升机自动飞行控制系统是一个极具挑战性的问题。直升机本身具有不稳定性、高自由度以及状态变量之间的高度耦合性，这些特性使得控制直升机飞行变得十分困难。然而，出于安全、商业化和灵活性等多方面的考虑，研发自动飞行控制系统是很有必要的。

在危险的飞行任务中，无论是军事还是商业领域，用自动控制系统取代人类飞行员可以保障人员安全。例如，在武器系统测试等任务中，人类飞行员无法参与，自动控制系统就显得尤为重要。

目前已有的直升机飞行控制算法大多是针对特定机型设计的，需要为不同类型的直升机重新设计算法，这不仅成本高昂，还限制了其应用范围。因此，开发一种能够轻松适应多种直升机的飞行控制算法具有重要意义。

模糊逻辑控制器在过去十年中越来越受欢迎，已广泛应用于化学工程、制造业、矿物工程和航空航天工程等多个领域。近年来，人们还开发了自动调整模糊逻辑控制器的算法，以适应问题环境的变化。其中，遗传算法已被成功用于实时调整模糊逻辑控制器。模糊逻辑控制器有望成为开发易于适应各种直升机的控制系统的潜在解决方案。

开发直升机模糊逻辑控制系统的一个难点在于飞机动力学的复杂性，状态变量之间的高度耦合使得难以采用传统的控制策略。不过，模糊逻辑控制器的开发不依赖于系统的解耦，可以将飞行任务细分为多个子任务，分别实现纵向速度、垂直速度、横向速度和航向等目标。这种任务细分产生了独特的模糊逻辑控制器架构，同时也将控制系统所需的规则集规模减小到可管理的程度。

遗传算法是基于自然遗传学机制的搜索算法，能够在不需要导数信息的情况下高效搜索大空间。它已成功用于寻找模糊逻辑控制器的有效规则，并且在确定驱动遗传算法的适应度函