高超聲速飛行器的魯棒跟蹤控制.pdf

1、對(duì)于軍事和商業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的快速而經(jīng)濟(jì)的飛行，以吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的高超聲速飛行器以其卓越的軍民兩用應(yīng)用價(jià)值，成為當(dāng)前臨近空間飛行技術(shù)的主要研究對(duì)象。和普通飛行器相比，高超聲速飛行器采用一體化設(shè)計(jì)方法，存在機(jī)體和發(fā)動(dòng)機(jī)間的耦合，而且飛行包絡(luò)線范圍更大，響應(yīng)時(shí)間更短，飛行環(huán)境更加復(fù)雜，因此對(duì)飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出許多新的研究挑戰(zhàn)。本文以NASA的Langley研究中心公布的通用高超聲速飛行器縱向模型為研究對(duì)象，主要從提高飛行器在巡航段內(nèi)對(duì)跟蹤指令

2、響應(yīng)的快速性和準(zhǔn)確性出發(fā)，進(jìn)行相關(guān)控制方法的研究。主要包括以下內(nèi)容:
　　首先，介紹了高超聲速飛行器全狀態(tài)微分方程，并基于一定假設(shè)對(duì)其進(jìn)行解耦分析，得到了簡(jiǎn)化的縱向運(yùn)動(dòng)方程。隨后介紹了高超聲速飛行器各個(gè)子模型，討論了高超聲速飛行器的氣動(dòng)特點(diǎn)，并求得飛行器巡航段內(nèi)某一平衡點(diǎn)。
　　其次，采用反饋線性化方法將高超聲速飛行器縱向模型進(jìn)行輸入-輸出精確線性化處理，將得到的表達(dá)式進(jìn)行適當(dāng)變換獲得高超聲速飛行器的動(dòng)態(tài)逆系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上，

3、將自適應(yīng)控制思想和滑?？刂评碚撓嘟Y(jié)合，設(shè)計(jì)自適應(yīng)滑模控制器，用所設(shè)計(jì)的控制器對(duì)模型的不確定參數(shù)進(jìn)行在線估計(jì)。仿真表明在存在不確定參數(shù)的情況下，所設(shè)計(jì)控制器能夠滿足高超聲速飛行器的飛行控制要求，并具有一定的魯棒性，而且系統(tǒng)用該控制器比用滑?？刂破鞯母欗憫?yīng)速度更快。
　　再次，在所求平衡點(diǎn)處利用小擾動(dòng)線性化方法求得高超聲速飛行器線性化模型。針對(duì)線性化模型，設(shè)計(jì)了LQR控制器，并結(jié)合內(nèi)模原理和最優(yōu)控制理論設(shè)計(jì)高超聲速飛行器最優(yōu)魯棒伺服