高超聲速飛行器縱向通道的預(yù)測(cè)控制器設(shè)計(jì)及可視化仿真.pdf

1、高超聲速飛行器在軍事及民用領(lǐng)域都具有特殊的戰(zhàn)略意義，因此已成為各國(guó)航空航天領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，但其強(qiáng)非線性、快時(shí)變、硬約束及大包絡(luò)飛行等特點(diǎn)，導(dǎo)致對(duì)其進(jìn)行控制器設(shè)計(jì)面臨一系列困難。如何為高超聲速飛行器設(shè)計(jì)一個(gè)保證其穩(wěn)定飛行及高效指令跟蹤的控制器是高超聲速飛行器研發(fā)過(guò)程中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。本文針對(duì)高超聲速飛行器的特點(diǎn)，研究了預(yù)測(cè)控制算法在其縱向通道控制中的應(yīng)用，并給出了控制器設(shè)計(jì)方法及可視化仿真。
　　首先，在對(duì)高超聲速飛行器建模方法進(jìn)行

2、綜述的基礎(chǔ)上，對(duì)其縱向通道的動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行了研究，掌握了其運(yùn)動(dòng)方程及氣動(dòng)特性，并基于MATLAB及Flightgear飛行模擬軟件搭建了高超聲速飛行器的可視化仿真環(huán)境，為后續(xù)的控制器設(shè)計(jì)及仿真研究工作奠定了基礎(chǔ)。
　　其次，針對(duì)高超聲速飛行器的巡航飛行，設(shè)計(jì)了基于狀態(tài)空間模型的預(yù)測(cè)控制器，仿真結(jié)果表明了預(yù)測(cè)控制算法在高超聲速飛行器縱向通道控制中的可行性?？紤]到飛行過(guò)程中必然出現(xiàn)的模型參數(shù)不確定性，本文將魯棒預(yù)測(cè)控制器設(shè)計(jì)方法應(yīng)用于

3、高超聲速飛行器縱向通道的飛行控制中，并結(jié)合仿真驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的控制器能夠在模型參數(shù)發(fā)生攝動(dòng)的情況下取得滿意的控制效果。
　　最后，針對(duì)高超聲速飛行器的大包絡(luò)飛行，本文研究了兩種基于多模型切換的預(yù)測(cè)控制器設(shè)計(jì)方法。一是研究了基于速度切換的多模型預(yù)測(cè)控制方法，通過(guò)對(duì)參考軌跡及切換準(zhǔn)則的改進(jìn)實(shí)現(xiàn)了對(duì)大范圍速度指令信號(hào)的快速跟蹤。二是提出了基于動(dòng)壓切換的多模型預(yù)測(cè)控制方法，保證飛行器在飛行高度發(fā)生變化時(shí)，仍然能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍速度指令跟蹤，并通