[发明专利]一种飞机推出模糊滑模控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及飞机推出模糊滑模方法，特别涉及一种飞机推出模糊滑模控制方法。

背景技术

随着我国航空运输的快速发展，民航业务需求量持续上升。2013年，全国民航旅客吞吐量达到3.54亿人，且近几年的年均增长率均在10％以上。然而，我国机场基础设施的建设却因受到各方面的限制和影响而难以与日益增长的旅客客流相匹配，造成机场“容量”与客流“需求”之间的失衡。一方面，作为飞机离港过程中的瓶颈，机场跑道本身具有物理限制(如修建周期长，过程复杂及投资大)，短期内难以得到缓解。另一方面，我国机场业务不均衡问题突出，航空运力集中于少数几个大型枢纽机场的现象加剧了我国机场现有运行资源的紧张局面。当机场容量小于航班流量时，就会发生交通拥挤和延误现象，给民航运输业的发展带来挑战。

机场地面交通拥堵所导致的直接后果就是航班延误加剧、飞机轮候时间延长。据统计，2010年，我国总体航正点率仅为75.8％。解决机场地面交通拥堵的问题有以下两种方法：一是，加强机场基础设施建设，增加机场容量；二是，通过智能控制飞机离港过程，提高现有机场基础设施的使用效率。就当前情况来看，后者才是解决机场地面交通拥堵问题的最直接、快速、有效途径。

发明内容

本发明的目的是为了解决机场地面交通拥挤，机场地面运行效率低，飞机地面油耗高和环境污染的问题而提出的一种飞机推出模糊滑模控制方法。

上述的发明目的是通过以下技术方案实现的：

步骤一：分析飞机离港过程，明确飞机离港过程的约束条件，并提出飞机离港过程建模的假设条件；

其中，飞机离港过程的约束条件如下：一条跑道仅容纳一架飞机，跑道上飞机与飞机之间的间隔需大于尾流间隔；对飞机离港过程建模做如下假设条件为：飞机都取相同的最小尾流安全距离；

步骤二：运用排队论对飞机离港过程进行建模；即将整个飞机离港过程看作一个串联排队系统，并计算出飞机离港过程的串联排队系统的平均排队长度和飞机离港过程串联排队系统的平均轮候时间

步骤三：采用机场现有电子设备以单位时间间隔采集机场地面信息，并将机场地面信息反馈给塔台控制中心，利用塔台控制中心的转换器将机场地面信息的模拟信号转化为数字信号；其中，采集机场地面信息包括：飞机滑行时间、飞机在跑道上加速至起飞所用时间、单位时间内飞机进入滑行道和跑道的到达率λ₁和λ₂、单位时间内滑行道和跑道的服务率μ₁和μ₂；

步骤四：根据步骤三中的数字信号利用和计算得到单位时间内飞机平均排队长度Q(t)，平均轮候时间T(t)，排队长度误差E(t)以及排队长度误差变化量EC(t)；

步骤五：将单位时间内飞机排队长度误差E(t)及飞机排队长度变化量EC(t)作为输入量，输入模糊控制器即模糊逻辑控制器进行模糊控制器运算得到输出量即推出飞机数量U(t)；

步骤六：将模糊控制器的输出量即推出飞机数量U(t)输入到滑模控制器中；如果切换增益能消除飞机推出数量滑模控制系统干扰项，将U(t)直接输出；如果切换增益不能消除飞机推出数量滑模控制系统干扰项，对U(t)进行纠正得到可靠值U′(t)，并将纠正后的U′(t)输出给执行结构，其中，将不会对系统造成波动的飞机推出数量的U(t)或U′(t)统称为N(t)；

步骤七：模糊滑模控制器验证后的可靠值N(t)，经转换器将N(t)的数字信号转化成模拟信号，并将模拟信号反馈给执行机构；执行机构向推出飞机数量信息的电子设备发送推出指令；即完成了一种飞机推出模糊滑模控制方法。

发明效果