高超聲速飛行器的魯棒跟蹤控制.pdf

1、對于軍事和商業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的快速而經(jīng)濟(jì)的飛行，以吸氣式發(fā)動機(jī)為動力的高超聲速飛行器以其卓越的軍民兩用應(yīng)用價值，成為當(dāng)前臨近空間飛行技術(shù)的主要研究對象。和普通飛行器相比，高超聲速飛行器采用一體化設(shè)計方法，存在機(jī)體和發(fā)動機(jī)間的耦合，而且飛行包絡(luò)線范圍更大，響應(yīng)時間更短，飛行環(huán)境更加復(fù)雜，因此對飛行控制系統(tǒng)設(shè)計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象，主要從提高飛行器在巡航段內(nèi)對跟蹤指令

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)對其進(jìn)行解耦分析，得到了簡化的縱向運(yùn)動方程。隨后介紹了高超聲速飛行器各個子模型，討論了高超聲速飛行器的氣動特點，并求得飛行器巡航段內(nèi)某一平衡點。
　　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)計自適應(yīng)滑模控制器，用所設(shè)計的控制器對模型的不確定參數(shù)進(jìn)行在線估計。仿真表明在存在不確定參數(shù)的情況下，所設(shè)計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)用該控制器比用滑模控制器的跟蹤響應(yīng)速度更快。
　　再次，在所求平衡點處利用小擾動線性化方法求得高超聲速飛行器線性化模型。針對線性化模型，設(shè)計了LQR控制器，并結(jié)合內(nèi)模原理和最優(yōu)控制理論設(shè)計高超聲速飛行器最優(yōu)魯棒伺服