應用保護映射理論的高超聲速飛行器魯棒自適應控制.pdf

1、高超聲飛行器(HSV)具有卓越的軍事價值和經濟價值，因此高超聲飛行器技術是目前航空航天領域的研究熱點。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、強非線性以及不確定性，這對設計滿足嚴格的控制性能和穩(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模型的動態(tài)特性，首先基于飛行力學、空氣動力學和經典力學等物理學基礎理論，建立面向控制的高超聲飛行器縱向運動學模型。隨后，以歸一化的飛行高度和馬赫數(shù)為調度參量，

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，作為控制器設計的研究對象。此外，依據(jù)基于間隙度量理論選出標稱點，基于LMI方法設計了HSV切換H∞迎角跟蹤魯棒控制器，得到整個包線內的控制器參數(shù)。
　　進一步，針對HSV飛行包線大、模型不確定性強和動態(tài)特性易變等特性，提出了應用保護映射的魯棒自適應控制方法。該控制器的設計過程僅需在飛行包線的初始點處固定控制器結構并確定初始控制器參數(shù)，應用保護映射理論分析當前控制器使閉環(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地獲得控制器參數(shù)集合及其對應的參數(shù)穩(wěn)定區(qū)間。最后擬合得到控制參數(shù)的解析表達式，實現(xiàn)對HSV模型的魯棒自適應控制。仿真結果表明，所建立的HSV的LPV模型具有較高的精確度；所設計的HSV魯棒自適應控制器具有較強的魯棒性，并能夠保證系統(tǒng)在飛行大包線內滿足穩(wěn)定性和控制性能要求。此外，通過與H∞魯棒控制器相比，基于保護映射的控制器具