高超聲速飛行器的魯棒跟蹤控制器設(shè)計(jì).pdf

1、高超聲速飛行器具有很高的突防成功率以及偵查效能，能大大擴(kuò)展戰(zhàn)場(chǎng)空間，有巨大的軍事價(jià)值和潛在的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，已成為各國(guó)航天領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。高超聲速飛行器采用一體化設(shè)計(jì)方法，和普通飛行器相比，存在機(jī)體和發(fā)動(dòng)機(jī)間的耦合，而且飛行環(huán)境更為復(fù)雜，時(shí)變不確定參數(shù)對(duì)模型的穩(wěn)定性影響更大，諸多因素給高超聲速飛行器的控制器設(shè)計(jì)帶來了巨大的挑戰(zhàn)。
　　本文將由美國(guó)NASA蘭利研究中心公布的通用高超聲速飛行器縱向運(yùn)動(dòng)模型作為研究對(duì)象，從飛行器線性以及非線性

2、模型的不確定性問題出發(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，對(duì)高超聲速飛行器的全狀態(tài)微分方程進(jìn)行分析，介紹飛行器的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)以及高超聲速飛行器的各個(gè)子模型，并基于一些合理假設(shè)對(duì)其進(jìn)行解耦，建立常用坐標(biāo)系下的高超聲速飛行器縱向運(yùn)動(dòng)模型，更加深入地了解了高超聲速飛行器的氣動(dòng)特性和飛行特點(diǎn)。
　　其次，提出一些合理假設(shè)條件將高超聲速飛行器的縱向運(yùn)動(dòng)模型進(jìn)行線性化處理，考慮飛行過程中的時(shí)變不確定性，得到含有時(shí)變參

3、數(shù)的線性系統(tǒng)。該時(shí)變不確定性參數(shù)未知，但已知其變化的上下界，這更符合實(shí)際飛行系統(tǒng)的需求。針對(duì)已得到的模型，提出一種新穎的魯棒變?cè)鲆娓櫩刂品椒āＴ摲椒梢越鉀Q傳統(tǒng)固定增益魯棒控制器難以處理時(shí)變大攝動(dòng)的難題，進(jìn)而提高飛行器的魯棒性和抗干擾能力。跟蹤控制器設(shè)計(jì)條件在魯棒優(yōu)化技術(shù)框架中給出，同時(shí)控制器增益按照所設(shè)計(jì)的切換律而變化。本文所提出的設(shè)計(jì)方法在保證高超聲速飛行器魯棒穩(wěn)定性的同時(shí)，也實(shí)現(xiàn)了飛行器對(duì)指令信號(hào)的跟蹤。
　　再次，考慮高

4、超聲速飛行器的實(shí)際飛行狀態(tài)，依據(jù)高超聲速飛行器縱向模型的特點(diǎn)，將速度跟蹤控制器與高度跟蹤控制器分開設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)高度控制器時(shí)，先將菲線性模型化為嚴(yán)格反饋形式，然后利用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逼近模型的未知部分，并考慮參數(shù)攝動(dòng)、未建模動(dòng)態(tài)、外部擾動(dòng)等不確定性因素的存在，利用動(dòng)態(tài)面的方法設(shè)計(jì)高度跟蹤控制器;速度控制器采用傳統(tǒng)非線性控制方法，可以保證飛行速度可以跟蹤給定速度指令信號(hào);仿真結(jié)果表明本文所提出的方法能夠?qū)崿F(xiàn)高超聲速飛行器高度和速度的跟蹤。