高超聲速滑翔飛行器自適應有限時間制導方法.pdf

1、高超聲速滑翔飛行器的飛行速度快、飛行空域廣，具有極大的商業(yè)和軍事價值。飛行器的運動具有非線性、強耦合、狀態(tài)大范圍快變等復雜特性，并且存在多種約束和不確定性，這給飛行器制導帶來很多困難。針對上述問題，論文對高超聲速滑翔飛行器的滑翔段制導和精確導引問題進行深入研究，提出一種考慮不確定性的自適應有限時間制導方法，使它適用于具有復雜運動特性的對象，能滿足多種約束，并能抑制不確定性對制導的不利影響，獲得較高的制導精度。論文主要開展以下研究：

2、>　　針對由飛行器制導問題抽象而來的一類存在擾動的線性系統(tǒng)的控制問題，提出一種新的有限時間線性控制方法和有限時間線性擴張狀態(tài)觀測器（FT-LESO），為制導方法研究提供理論基礎(chǔ)。分別在狀態(tài)反饋和動態(tài)輸出反饋條件下，研究有限時間線性控制方法，給出控制器參數(shù)與系統(tǒng)收斂速率、調(diào)節(jié)時間的解析關(guān)系，為控制器在線快速設(shè)計提供依據(jù)；提出FT-LESO來觀測系統(tǒng)中的擾動，給出觀測器參數(shù)與觀測誤差的收斂速度、調(diào)節(jié)時間及穩(wěn)態(tài)值的解析關(guān)系，以此設(shè)計觀測器參數(shù)

3、實現(xiàn)快速準確的擾動觀測，為擾動補償創(chuàng)造良好的條件。
　　針對滑翔段參考軌跡制導中的不確定性及多約束下的參考軌跡生成問題，提出一種適應參數(shù)及任務變化的三維參考軌跡自適應生成方法，它能自主、快速的生成滿足多種約束的三維參考軌跡，適用于進行大側(cè)向機動的飛行任務，并具有良好的在線計算潛力?？紤]到由不確定性造成的模型參數(shù)變化，基于在線模型參數(shù)估計，通過在線生成三維參考軌跡使其適應模型參數(shù)的變化；考慮飛行過程中變更目標的情況，基于更新的目標信

4、息，在線生成三維參考軌跡使其適應飛行中改變目標的飛行任務。
　　針對滑翔段參考軌跡制導中的不確定性及控制約束下的軌跡跟蹤控制問題，提出考慮不確定性的自適應有限時間軌跡跟蹤控制方法。將不確定性的綜合影響視為系統(tǒng)中的擾動，利用擾動觀測器對其進行觀測，通過擾動補償提高軌跡跟蹤控制效果?；谟邢迺r間控制方法設(shè)計縱向軌跡跟蹤控制律，通過在線調(diào)整控制律參數(shù)，保證控制約束的滿足，并使系統(tǒng)具有期望的收斂性能，從而獲得良好的軌跡跟蹤效果；通過傾側(cè)反

5、轉(zhuǎn)調(diào)整航向，利用臨近目標區(qū)域時的終端航向修正來減小不確定性造成的較大終端航向偏差，提高制導精度。
　　針對精確導引階段的不確定性及多約束下的導引問題，提出考慮不確定性的自適應有限時間精確導引方法?；谟邢迺r間控制方法分別設(shè)計縱向?qū)б珊蛡?cè)向?qū)б?。通過擾動觀測器觀測由不確定性造成的擾動，并在導引律中對擾動進行補償，提高存在不確定性時的導引精度。根據(jù)飛行狀態(tài)及剩余飛行時間在線自適應調(diào)整導引律參數(shù)，保證攻角、側(cè)滑角、導引頭視場等滿足過

6、程約束，同時使視線角及其轉(zhuǎn)率在終端時刻收斂到期望值，保證終端約束的滿足、獲得較高的導引精度。
　　通過數(shù)值仿真驗證提出的制導方法，多種情況下的仿真結(jié)果表明，制導方法能適應目標固定以及飛行過程中變更目標的飛行任務，滿足多種過程約束與終端約束，并且在存在大氣密度變化、氣動力系數(shù)變化、未知目標加速度、未建模動態(tài)等多種不確定性的條件下獲得較高的制導精度。論文提出的制導方法是有效的，并且制導精度高于文獻給出的制導方法。論文的研究工作能為相關(guān)