應(yīng)用保護(hù)映射理論的高超聲速飛行器魯棒自適應(yīng)控制.pdf

1、高超聲飛行器(HSV)具有卓越的軍事價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，因此高超聲飛行器技術(shù)是目前航空航天領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。與傳統(tǒng)飛行器相比，高超聲飛行器的模型呈現(xiàn)出顯著的耦合特性、強(qiáng)非線性以及不確定性，這對(duì)設(shè)計(jì)滿足嚴(yán)格的控制性能和穩(wěn)定性能等要求的控制系統(tǒng)帶來一定的挑戰(zhàn)。
　　為了深入地了解HSV模型的動(dòng)態(tài)特性，首先基于飛行力學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)和經(jīng)典力學(xué)等物理學(xué)基礎(chǔ)理論，建立面向控制的高超聲飛行器縱向運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。隨后，以歸一化的飛行高度和馬赫數(shù)為調(diào)度參量，

2、基于間隙度量理論建立高超聲速飛行器線性變參數(shù)模型，作為控制器設(shè)計(jì)的研究對(duì)象。此外，依據(jù)基于間隙度量理論選出標(biāo)稱點(diǎn)，基于LMI方法設(shè)計(jì)了HSV切換H∞迎角跟蹤魯棒控制器，得到整個(gè)包線內(nèi)的控制器參數(shù)。
　　進(jìn)一步，針對(duì)HSV飛行包線大、模型不確定性強(qiáng)和動(dòng)態(tài)特性易變等特性，提出了應(yīng)用保護(hù)映射的魯棒自適應(yīng)控制方法。該控制器的設(shè)計(jì)過程僅需在飛行包線的初始點(diǎn)處固定控制器結(jié)構(gòu)并確定初始控制器參數(shù)，應(yīng)用保護(hù)映射理論分析當(dāng)前控制器使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的參

3、數(shù)區(qū)間，隨后在該區(qū)間的右邊界點(diǎn)處以上一步得到的控制器參數(shù)為初始值搜索得到新的控制器參數(shù)。通過迭代上述的搜索過程自動(dòng)地獲得控制器參數(shù)集合及其對(duì)應(yīng)的參數(shù)穩(wěn)定區(qū)間。最后擬合得到控制參數(shù)的解析表達(dá)式，實(shí)現(xiàn)對(duì)HSV模型的魯棒自適應(yīng)控制。仿真結(jié)果表明，所建立的HSV的LPV模型具有較高的精確度；所設(shè)計(jì)的HSV魯棒自適應(yīng)控制器具有較強(qiáng)的魯棒性，并能夠保證系統(tǒng)在飛行大包線內(nèi)滿足穩(wěn)定性和控制性能要求。此外，通過與H∞魯棒控制器相比，基于保護(hù)映射的控制器具