新一代殲擊機超機動邊界生成與保護控制.pdf

1、隨著科技的發(fā)展，新一代殲擊機的機動性能得到了很大的提升。對于殲擊機在超機動情況下的安全要求也隨之提高。所謂機動飛行的安全性，是指殲擊機在進行超機動飛行時，狀態(tài)量及控制量均不超出限制邊界。為了實現(xiàn)“無憂慮”操作，將邊界保護控制系統(tǒng)引入到飛行控制系統(tǒng)中。對于給定的邊界值，邊界保護控制系統(tǒng)可以使受限量不超出邊界值。這對于保證飛行的安全性及實現(xiàn)駕駛員的“無憂慮”操縱有著重要意義。因此，殲擊機超機動邊界生成與保護控制研究是一項具有前瞻性和挑戰(zhàn)性的

2、課題。本文針對這一問題，首先對先進殲擊機模型進行建模與分析，在此基礎(chǔ)上，考慮模型受擾情況下的殲擊機飛行控制器設(shè)計。引入邊界判定方法及生成方法，生成受限參數(shù)的安全邊界，并與保護控制方法結(jié)合，組成邊界保護控制系統(tǒng)。論文的主要工作內(nèi)容如下：
　　首先，建立先進殲擊機非線性數(shù)學(xué)模型，并通過對模型的結(jié)構(gòu)、參數(shù)設(shè)置以及飛行開環(huán)零輸入響應(yīng)、通道耦合特性進行分析，驗證所建立模型的有效性，為后面的超機動邊界生成及邊界保護研究提供基礎(chǔ)。
　　然

3、后，針對具有參數(shù)不確定和外界干擾的殲擊機進行了控制器的設(shè)計。結(jié)合滑模干擾觀測器及backstepping方法進行了殲擊機飛行控制律設(shè)計，backstepping設(shè)計的每一步中均采用滑模干擾觀測器對復(fù)合干擾進行逼近，并設(shè)計魯棒項補償觀測誤差。采用Lyapunov穩(wěn)定性理論證明了跟蹤誤差最終有界并證明了閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。通過對比仿真證明該方法對復(fù)合干擾具有良好的抑制效果。
　　接著，對殲擊機進行氣動參數(shù)分析，在此基礎(chǔ)上提出了飛行邊界的

4、定義，并介紹了機動邊界的判定方法，即可達平衡集方法。利用可達平衡集方法對俯仰機動條件下的迎角邊界進行判定，并對比有、無推力作用下迎角邊界，分析推力對迎角邊界的影響。針對現(xiàn)有邊界，提出基于避障思想的邊界生成方法，根據(jù)當前狀態(tài)和控制輸入，生成受限變量的安全響應(yīng)軌跡。安全軌跡將被作為殲擊機邊界保護控制系統(tǒng)的子模塊被用于邊界保護控制。
　　最后，研究了殲擊機超機動情況下邊界保護控制系統(tǒng)設(shè)計問題。首先介紹了動態(tài)矩陣控制方法，并將其應(yīng)用到飛行