高超聲速飛行器控制器設(shè)計(jì)與性能評(píng)估研究.pdf

1、高超聲速飛行器面臨的飛行環(huán)境十分復(fù)雜多變，因而其對(duì)姿控系統(tǒng)提出了較高的要求，其姿控系統(tǒng)的控制器設(shè)計(jì)和評(píng)估一直是飛行器研究的熱點(diǎn)。本文嘗試對(duì)該領(lǐng)域進(jìn)行探索。
　　本文首先介紹了研究背景和意義以及滑翔式飛行器的發(fā)展現(xiàn)狀，并分析了當(dāng)前控制方法和評(píng)估方法研究現(xiàn)狀。針對(duì)滑翔式飛行器再入段進(jìn)行建模，得到其小偏差線性化模型，在此基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出攝動(dòng)參數(shù)不確定下的攝動(dòng)模型。在小偏差線性化模型的基礎(chǔ)上，分別設(shè)計(jì)LQR（Linear Quadratic

2、 Regulator,線性二次型調(diào)節(jié)器）控制器和保性能控制器。ITAE（Integral of Time-weighted Absolute Value of the Error,時(shí)間乘以誤差絕對(duì)值積分）指標(biāo)簡(jiǎn)單易懂，但是常被用來(lái)設(shè)計(jì)SISO（Single Input Single Output）系統(tǒng)控制器中，本文將其作為MIMO(Multi Input Multi Output)系統(tǒng)的指標(biāo)，并基于ITAE指標(biāo)采用PSO(Particl

3、e Swarm Optimization，粒子群優(yōu)化)算法對(duì)所設(shè)計(jì)的控制器參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化結(jié)果表明，該方法在MIMO系統(tǒng)上較為實(shí)用。同時(shí)將本文設(shè)計(jì)的基于ITAE指標(biāo)的LQR控制器性能和基于回差矩陣奇異值的LQR控制器進(jìn)行對(duì)比，得出本文設(shè)計(jì)的LQR控制器效果更好。最后，將這兩種控制器分別用于姿控系統(tǒng)的控制律設(shè)計(jì)中，并進(jìn)行非線性仿真，效果良好。
　　接著，文中對(duì)單點(diǎn)控制器的魯棒性采用結(jié)構(gòu)奇異值方法分析其魯棒穩(wěn)定性，并結(jié)合極點(diǎn)分布予以