高超聲速飛行器再入段容錯(cuò)制導(dǎo)與控制研究.pdf

1、由于高超聲速飛行器再入飛行的穩(wěn)定性與安全性至關(guān)重要，再入段發(fā)生故障時(shí)亟需合適的容錯(cuò)方案，特別是容錯(cuò)制導(dǎo)方案以保證飛行器的安全。本文以高超聲速飛行器為研究對(duì)象，針對(duì)飛行器發(fā)生故障的情況，對(duì)高超聲速飛行器再入段容錯(cuò)制導(dǎo)與控制做了一定的研究。
　　首先，綜述了本課題的研究背景和意義，介紹了國內(nèi)外高超聲速飛行器的發(fā)展現(xiàn)狀。概述了本文研究的核心問題：再入制導(dǎo)問題，簡(jiǎn)要概述了目前高超聲速飛行器再入制導(dǎo)技術(shù)和容錯(cuò)制導(dǎo)技術(shù)的研究現(xiàn)狀。
　　

2、其次，針對(duì)高超聲速飛行器再入運(yùn)動(dòng)模型，考慮舵面發(fā)生卡死故障，設(shè)計(jì)集成容錯(cuò)制導(dǎo)與控制方案。本方法實(shí)現(xiàn)了制導(dǎo)環(huán)與姿態(tài)環(huán)的聯(lián)合控制，通過預(yù)測(cè)校正制導(dǎo)算法、Backstepping反逆法和控制分配法設(shè)計(jì)了軌跡狀態(tài)、控制輸入、控制力矩、舵面偏轉(zhuǎn)角等系統(tǒng)指令之間的跟蹤控制系統(tǒng)。針對(duì)舵面故障，設(shè)計(jì)了基于剩余健康舵面補(bǔ)償?shù)娜蒎e(cuò)控制方案，從而補(bǔ)償舵面故障造成的力矩?fù)p失。
　　再次，由于姿態(tài)環(huán)的容錯(cuò)能力有限，且僅僅姿態(tài)環(huán)的容錯(cuò)控制雖然能跟蹤到制導(dǎo)環(huán)的

3、控制輸入，但是該控制輸入在故障情況下可能已經(jīng)不能滿足再入制導(dǎo)的要求，需要在制導(dǎo)環(huán)進(jìn)行容錯(cuò)算法研究。通過初始狀態(tài)擾動(dòng)和氣動(dòng)系數(shù)偏差下的飛行數(shù)據(jù)建立在線軌跡數(shù)據(jù)庫，利用軌跡庫的數(shù)據(jù)通過基于相鄰可行軌跡存在定理（NFTET）的容錯(cuò)制導(dǎo)算法實(shí)時(shí)重構(gòu)出故障下合適的新軌跡，使得飛行器重新處于可控范圍之內(nèi)。
　　最后，由于前兩部分主要側(cè)重容錯(cuò)方法上的研究，在氣動(dòng)模型的使用上則是事先選取好特定的氣動(dòng)模型，但實(shí)際飛行過程中氣動(dòng)參數(shù)是隨各種因素變化著