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(wèn)題。針對(duì)其動(dòng)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(guò)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(duì)外界擾動(dòng)、內(nèi)部攝動(dòng)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(duì)簡(jiǎn)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(hào)函數(shù)作為魯棒項(xiàng),并結(jié)合動(dòng)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(lái)的抖振效應(yīng),并引入跟蹤誤差的積分信號(hào)作為反饋信號(hào)進(jìn)行設(shè)計(jì),避免了對(duì)系統(tǒng)高階信號(hào)的測(cè)量。通過(guò)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(duì)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(duì)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(cè)器觀測(cè)系統(tǒng)的未知非線性函數(shù)以及外部擾動(dòng),并以觀測(cè)器輸出作為反饋信號(hào)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(cè)器系統(tǒng),并通過(guò)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(duì)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(lái)的影響,將動(dòng)力學(xué)模型中涉及彈性模態(tài)的非線