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年
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月
第
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卷第
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期
西北工业大学学报
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收稿日期
： !"#!<"%<"B
作者简介
：
王海涛
（ #>A!—） ，
西北工业大学副教授
、
博士
，
主要从事飞行器设计
、
适航技术研究
。
基于人工鱼群算法的主动控制起落架缓冲器
性能优化设计
王海涛
，
蒋经凯
，
李成行
（
西北工业大学 航空学院
，
陕西 西安
A#""A!）
摘 要
：
首先建立了主动控制起落架系统的非线性动力学模型
。
然后根据最优控制理论
，
在
E+/,+Q
的环境下
，
应用人工鱼群算法设计了多目标最优的
4fe
控制器
。
最后应用
D7H(,7*S
控制系统仿真软
件对主
、
被动起落架在地面信号为弹伤跑道信号的条件下进行了性能仿真
。
对仿真结果进行了分 析
比较
，
得出的结论是利用最优控制理论设计的 多目 标最优的
4fe
控制器的主动控 制起落架能显著降
低飞机的振动冲击载荷
，
提高飞机机体和起落架的疲劳寿命
，
降低跑道不平度对 飞机机体和起落架的
冲击载荷和振动响应
;
同时提高飞机的滑行品质和乘客的舒适性
。
关 键 词
：
起落架
; 4fe
控制
;
主动控制
;
最优控制
;
人工鱼群算法
中图分类号
： :!!%
文献标识码
： @
文章编号
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起落架主动控制技术是通过外界动力源
（
液压
泵
）
控制起落架中液压伺服阀的位移
，
使其产生所
需的流量和压力
，
进而实现减震器阻尼的调节
，
控制
起落架的能量耗散过程
，
通过合理的控制方式设计
，
主动式缓冲器的性能可以达到最佳
，
从而最大限度
地实现抑制结构振动的目的
，
满足日益增长的飞机
发展要求
，
提高飞机的舒适性和可乘性
［#，!］
。
本文采用
4fe
控制来实现起落架的主动控制
，
如何确定
4fe
参数使得起落架的性能指标达到最优
是一个需要解决的问题
。
传统的优化算法容易使目
标值陷入局部极值的陷阱
，
从而不能达到最优解
。
近年来
，
应用启发式智能优化算法解决
4fe
参数优
化的方法得到了广泛应用并解决了工程中的实际问
题
。
应用人工鱼群算法来解决主动控制起落架的
4fe
参数优化问题是本文的主要研究内容
。
1
主动控制起落架的动力学建模
飞机的起落架缓冲器一般为油气式缓冲器
，
作
为理论研究
，
本文采用最简单的单气室缓冲器
。
图
#
是一个单气室主动控制起落架力学分析模型
。
图
#
起落架双质量块等效模型
其中
，
弹性质量
m
#
是机身
、
机翼
、
缓冲器外筒等
的质量按规定等效在起落架转轴处的当量质量
；
而
非弹性质量
m
!
是由缓冲器支柱
、
机轮及轮胎等处的
质量等效在机轮轮轴处的当量质量
。
当起落架完全
伸出
、
轮胎刚好触及地面时
，
上部质量的惯性位置为
y
#
为零处
。
同样的
y
!
为下部质量的惯性位置为零时
轮轴处的位置
。
做如下假设
：
机体起落架的运动只限于垂直地
面的运动
；
忽略缓冲器腔体
、
支柱
、
以及机轮的结构
变形
，
假定阻尼油液是不可压缩的
；
飞机升力近似于
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