高超聲速飛行器縱向通道的預(yù)測控制器設(shè)計及可視化仿真.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，因此已成為各國航空航天領(lǐng)域的研究熱點，但其強(qiáng)非線性、快時變、硬約束及大包絡(luò)飛行等特點，導(dǎo)致對其進(jìn)行控制器設(shè)計面臨一系列困難。如何為高超聲速飛行器設(shè)計一個保證其穩(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)過程中的一個關(guān)鍵問題。本文針對高超聲速飛行器的特點，研究了預(yù)測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)計方法及可視化仿真。
　　首先，在對高超聲速飛行器建模方法進(jìn)行

2、綜述的基礎(chǔ)上，對其縱向通道的動力學(xué)模型進(jìn)行了研究，掌握了其運動方程及氣動特性，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)計及仿真研究工作奠定了基礎(chǔ)。
　　其次，針對高超聲速飛行器的巡航飛行，設(shè)計了基于狀態(tài)空間模型的預(yù)測控制器，仿真結(jié)果表明了預(yù)測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)測控制器設(shè)計方法應(yīng)用于

3、高超聲速飛行器縱向通道的飛行控制中，并結(jié)合仿真驗證了所設(shè)計的控制器能夠在模型參數(shù)發(fā)生攝動的情況下取得滿意的控制效果。
　　最后，針對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)測控制器設(shè)計方法。一是研究了基于速度切換的多模型預(yù)測控制方法，通過對參考軌跡及切換準(zhǔn)則的改進(jìn)實現(xiàn)了對大范圍速度指令信號的快速跟蹤。二是提出了基于動壓切換的多模型預(yù)測控制方法，保證飛行器在飛行高度發(fā)生變化時，仍然能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍速度指令跟蹤，并通