近空間可變翼飛行器多模態(tài)切換控制研究.pdf

1、近空間飛行器（Near Space Vehicle,NSV）工作在20~100km的近空間區(qū)域，具有高效費(fèi)比、長(zhǎng)滯空時(shí)間、高分辨率、強(qiáng)機(jī)動(dòng)性等優(yōu)點(diǎn)，因此目前對(duì)近空間飛行器的研究工作受到世界各軍事強(qiáng)國(guó)的高度重視。近空間可變翼飛行器（Near Space Morphing Vehicle,NMV）不僅具有強(qiáng)非線性、激烈快時(shí)變、強(qiáng)耦合以及嚴(yán)重不確定性的特點(diǎn)，而且還存在小翼伸縮變化問(wèn)題，因此對(duì)近空間可變翼飛行器各模態(tài)的控制以及模態(tài)切換控制的研究

2、都是極具挑戰(zhàn)性的工作。本文針對(duì)近空間可變翼飛行器的非線性模型建立、不同飛行模態(tài)以及小翼狀態(tài)下的飛行控制、不同飛行模態(tài)和小翼伸縮變化的切換控制等問(wèn)題進(jìn)行研究。具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　首先，根據(jù)國(guó)內(nèi)外公布的近空間飛行器的模型的數(shù)據(jù)，結(jié)合可變翼的特點(diǎn)建立具有伸縮小翼的近空間可變翼飛行器非線性模型。由于飛行器飛行環(huán)境的復(fù)雜多變的特性和不同模態(tài)飛行任務(wù)的差異，建立了大氣環(huán)境模型和不同模態(tài)的發(fā)動(dòng)機(jī)推力模型，并分析飛行器的開(kāi)環(huán)特性，為飛行器的飛

3、行控制和切換控制的研究奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
　　其次，由于近空間飛行器飛行包絡(luò)大，不同飛行模態(tài)飛行器的特性和控制要求都具有一定的差異。因此，基于飛行任務(wù)的差異和小翼狀態(tài)對(duì)近空間可變翼飛行器的模態(tài)進(jìn)行劃分，分析各模態(tài)約束條件以及小翼狀態(tài)對(duì)氣動(dòng)力和力矩的影響?？紤]到滑模控制方法在處理不確定性問(wèn)題的優(yōu)點(diǎn)以及抖振的缺點(diǎn)，針對(duì)反饋線性化后的等效模型，提出雙冪次趨近律滑?？刂品椒ǎ⒃O(shè)計(jì)爬升和巡航模態(tài)的飛行控制器。本文首先從理論上證明雙冪次趨近律

4、滑?？刂品椒ǖ姆€(wěn)定性，然后通過(guò)仿真驗(yàn)證證明該方法對(duì)不同飛行模態(tài)控制的有效性和魯棒性。
　　然后，考慮到模態(tài)切換時(shí)飛行狀態(tài)會(huì)發(fā)生突變，極易造成飛行器的不穩(wěn)定。因此，針對(duì)近空間可變翼飛行器爬升/巡航模態(tài)的切換過(guò)程，分析直接切換的控制效果，說(shuō)明設(shè)計(jì)切換控制律的必要性?？紤]到滑?？刂品椒ň哂休^好的魯棒性，提出一種基于慣性環(huán)節(jié)的雙冪次趨近律滑模切換控制算法，通過(guò)數(shù)值仿真分析該方法與傳統(tǒng)的慣性環(huán)節(jié)切換控制方法的優(yōu)劣。
　　最后，鑒于本文