基于LPV模型的高超聲速飛行器魯棒預(yù)測(cè)控制方法研究.pdf

1、高超聲速飛行器因其極快的速度、特殊的飛行高度，受到極大關(guān)注。高超聲速飛行器的穩(wěn)定控制算法設(shè)計(jì)是整體高超聲速飛行項(xiàng)目中不可或缺的一環(huán)。針對(duì)高超聲速飛行器飛行參考指令的大范圍變化，外部干擾信號(hào)的影響和參數(shù)變化的影響，本文采用了基于線性參變(LPV)模型的魯棒預(yù)測(cè)控制方法設(shè)計(jì)高超聲速飛行器穩(wěn)定控制系統(tǒng)。
　　為解決高超聲速飛行器在外部干擾影響下的穩(wěn)定控制的問(wèn)題，建立了高超聲速飛行器多胞 LPV模型并采用魯棒預(yù)測(cè)控制方法設(shè)計(jì)控制器。使用張

2、量積建模方法對(duì)高超聲速飛行器雅可比線性化矩陣進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣和高階奇異值分解，求得了高超聲速飛行器多胞 LPV模型。魯棒預(yù)測(cè)控制器引入范數(shù)有界技術(shù)，將受擾動(dòng)影響的高超聲速飛行器預(yù)測(cè)狀態(tài)限制在一個(gè)不變橢圓約束之內(nèi)。不變橢圓約束被轉(zhuǎn)化為等效的線性矩陣不等式(LMI)約束,并利用 LMI求解器離線進(jìn)行優(yōu)化求解。
　　針對(duì) LMI離線計(jì)算不變橢圓導(dǎo)致高超聲速飛行器控制系統(tǒng)最優(yōu)性不足的問(wèn)題，引入動(dòng)態(tài)規(guī)劃和變控制時(shí)域預(yù)測(cè)控制的方法。在距離高超聲速

3、飛行器多胞LPV系統(tǒng)穩(wěn)定點(diǎn)較近的鄰域內(nèi),由內(nèi)向外逐步建立多個(gè)嵌套的不變橢圓。多個(gè)橢圓的建立使得預(yù)測(cè)控制的控制時(shí)域可變，相當(dāng)于增加了離線 LMI優(yōu)化計(jì)算的自由度。該方法既能使得系統(tǒng)有較大的收斂域面積，又改善了高超聲速飛行器控制系統(tǒng)的最優(yōu)性。
　　為了處理高超聲速飛行器大范圍的跟蹤控制問(wèn)題和參數(shù)變化問(wèn)題，結(jié)合反饋線性化和最優(yōu)化函數(shù)得到了大包線 LPV模型，并設(shè)計(jì)了輸入狀態(tài)穩(wěn)定的預(yù)測(cè)控制器。高超聲速飛行器原始非線性系統(tǒng)的變化參數(shù)被轉(zhuǎn)化為