吸氣式高超聲速飛行器非線性控制研究.pdf

1、本文主要研究了一類吸氣式乘波體構(gòu)型的高超聲飛行器的飛行控制問題。針對其動態(tài)模型中存在的強(qiáng)非線性、強(qiáng)耦合、強(qiáng)不確定性,以及機(jī)體彈性模態(tài)的影響,提出了三種非線性飛行控制器設(shè)計(jì)。并應(yīng)用基于Lyapunov理論的分析方法證明所提出控制設(shè)計(jì)能夠使控制輸出穩(wěn)定跟蹤期望軌跡,并保證閉環(huán)系統(tǒng)狀態(tài)的有界性。此外,通過Matlab/Simulink數(shù)值仿真可以驗(yàn)證所提出控制算法具有良好的輸出跟蹤能力,以及對外界擾動、內(nèi)部攝動具有良好的魯棒性。
　　本

2、文工作內(nèi)容主要包括以下三個(gè)方面
　　一、針對簡化的控制導(dǎo)向模型,本文設(shè)計(jì)了一種新型的連續(xù)魯棒控制算法,采用雙曲正切函數(shù)代替符號函數(shù)作為魯棒項(xiàng),并結(jié)合動態(tài)參數(shù)估計(jì)處理系統(tǒng)的內(nèi)部不確定性,提高了飛行器的飛行跟蹤性能。所提出控制算法避免了傳統(tǒng)滑模算法帶來的抖振效應(yīng),并引入跟蹤誤差的積分信號作為反饋信號進(jìn)行設(shè)計(jì),避免了對系統(tǒng)高階信號的測量。通過基于Lyapunov分析的方法,證明了該控制設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)對速度和航跡角參考軌跡的漸近跟蹤,并且能

3、保證閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　二、針對帶有熱彈性模態(tài)的控制設(shè)計(jì)模型,本文采用高增益觀測器觀測系統(tǒng)的未知非線性函數(shù)以及外部擾動,并以觀測器輸出作為反饋信號參與控制器設(shè)計(jì)。分別設(shè)計(jì)高超聲速飛行器控制系統(tǒng)和觀測器系統(tǒng),并通過小增益定理分析兩個(gè)系統(tǒng)之間的聯(lián)系,證明了速度、高度和攻角最終有界跟蹤的結(jié)果。
　　三、針對高超聲速飛行器的控制設(shè)計(jì)模型,本文設(shè)計(jì)了一種連續(xù)魯棒控制算法。為了解決彈性模態(tài)帶來的影響,將動力學(xué)模型中涉及彈性模態(tài)的非線