高超聲速飛行器改進自抗擾控制方法研究.pdf

1、高超聲速飛行器是指在地球大氣層內飛行的，采用空氣動力作為主要推進及控制方式的，飛行速度大于等于5倍至10倍音速的飛行器，世界各國均對其開展了相當廣泛的研究。高超聲速飛行器的氣動特性與常規(guī)飛行器大不相同，一般的控制方法難以對其進行有效的控制。
　　經過合理的假設與簡化，本文建立了高超聲速飛行器剛體縱平面數學模型，推導出了系統(tǒng)各狀態(tài)的完整的狀態(tài)方程，給出了相關參量的具體表達式，狀態(tài)方程中各狀態(tài)之間嚴重耦合。對系統(tǒng)的零極點進行分析，高超

2、聲速飛行器系統(tǒng)性能與常規(guī)飛行器差異很大，可控制性能較差。
　　自抗擾控制技術已廣泛地應用到各領域的工程實踐中，本文闡述了經典自抗擾控制器的原理，分析了其中各模塊的作用與性能。對經典自抗擾控制器中的部分非線性函數進行改進，使之光滑連續(xù)，并應用改進后的非線性函數設計了改進自抗擾控制器。
　　高超聲速飛行器在巡航過程中，需對其姿態(tài)進行有效的控制。本文設計了高超聲速飛行器改進自抗擾姿態(tài)控制器，針對攻角控制問題設計了二階改進自抗擾控制

3、器。通過計算與調試，本文得到了控制器中的具體參數取值。
　　高超聲速飛行器的跟蹤控制問題與姿態(tài)控制問題同樣重要。本文設計了高超聲速飛行器改進自抗擾跟蹤控制器，將系統(tǒng)內耦合項當作擾動處理，對雙輸入雙輸出系統(tǒng)進行解耦，針對巡航速度跟蹤控制問題設計了一階改進自抗擾控制器，針對巡航高度跟蹤控制問題設計了雙閉環(huán)控制器，內外環(huán)均采用二階改進自抗擾控制器。通過計算與調試，本文分別得到了兩個通道內共三個改進自抗擾控制器中的具體參數取值。