高超聲速飛行器面向性能優(yōu)化的多學(xué)科綜合設(shè)計.pdf

1、以超燃沖壓發(fā)動機(jī)為動力的吸氣式高超聲速飛行器以其可靠性、快速打擊全球等能力成為下一代空天運(yùn)輸系統(tǒng)的研究重點(diǎn)。歷史上，控制學(xué)科往往是在飛行器概念設(shè)計之后融入到飛行器設(shè)計中，即飛行器本體系統(tǒng)設(shè)計中并沒有考慮控制相關(guān)的因素。由此設(shè)計出來的系統(tǒng)也許無法滿足或者需要非常復(fù)雜的控制器才能滿足技術(shù)指標(biāo)。因此，飛行器設(shè)計者需要經(jīng)過多次迭代才能獲得可行的本體與控制器設(shè)計。本文基于對高超聲速飛行器系統(tǒng)性能限制的分析，提出一種本體-控制器綜合設(shè)計方法，將控制

2、相關(guān)的約束及性能直接融入到飛行器設(shè)計流程中。
　　本文研究對象為典型的吸氣式高超聲速飛行器的縱向動力學(xué)模型，其動力學(xué)主要特征體現(xiàn)在輸入-輸出耦合、不穩(wěn)定性、非最小相位動力學(xué)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)飽和度約束等，它們限制了飛行器所能達(dá)到的性能。本文著重研究了適合于快速迭代的約束條件和性能指標(biāo)，并將控制器設(shè)計轉(zhuǎn)化為線性矩陣不等式（LMI）問題，進(jìn)而分別將以本體為中心和以控制為中心的約束條件同時融入到飛行器優(yōu)化設(shè)計中。通過對飛行器本體-控制器耦合特性