高超聲速飛行器動(dòng)力學(xué)建模與復(fù)合姿態(tài)控制問題研究.pdf

1、高超聲速飛行器具有重大的戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)略價(jià)值,成為多年來世界各國的研究熱點(diǎn)。掌握了高超聲速飛行技術(shù),就占領(lǐng)了未來高科技競爭的戰(zhàn)略制高點(diǎn),同時(shí)也為國家安全提供了重要保障。高超聲速飛行器的飛行環(huán)境復(fù)雜多變,機(jī)動(dòng)飛行范圍廣,導(dǎo)致模型呈現(xiàn)出強(qiáng)非線性和強(qiáng)耦合特性,并且存在大量的參數(shù)不確定性。因此設(shè)計(jì)先進(jìn)有效的控制系統(tǒng),來保證高超聲速飛行器的穩(wěn)定飛行,是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)和意義的課題。
　　本文考慮了高超聲速飛行器再入飛行中的氣動(dòng)舵低效問題,提出了質(zhì)量矩/

2、氣動(dòng)舵復(fù)合控制方式,并著重研究該復(fù)合控制方式下的高超聲速飛行器動(dòng)力學(xué)建模與復(fù)合姿態(tài)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題。
　　首先,給出了質(zhì)量矩配置原則,在此基礎(chǔ)上建立了質(zhì)量矩/氣動(dòng)舵高超聲速飛行器再入段完整的六自由度數(shù)學(xué)模型,并進(jìn)行了開環(huán)特性分析,接著對(duì)復(fù)雜的姿態(tài)運(yùn)動(dòng)方程進(jìn)行了簡化,進(jìn)而得到了適于控制器設(shè)計(jì)的仿射非線性形式的控制模型。
　　然后,研究了質(zhì)量矩/氣動(dòng)舵復(fù)合控制的優(yōu)化分配策略,以分配誤差最小和控制能量最小為混合優(yōu)化指標(biāo),將控制分配

3、問題轉(zhuǎn)化為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)形式的二次規(guī)劃問題,并應(yīng)用定點(diǎn)二乘數(shù)值算法給予了求解。
　　再次,針對(duì)高超聲速飛行器復(fù)雜的非線性動(dòng)力學(xué)方程,利用時(shí)標(biāo)分離原則,將其分為慢回路運(yùn)動(dòng)和快回路運(yùn)動(dòng),基于非線性動(dòng)態(tài)逆方法分別對(duì)慢回路和快回路運(yùn)動(dòng)方程進(jìn)行了精確線性化解耦和控制器設(shè)計(jì),并對(duì)設(shè)計(jì)的姿態(tài)控制系統(tǒng)的控制性能進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。
　　最后,在非線性動(dòng)態(tài)逆控制的基礎(chǔ)上,針對(duì)模型不確定性帶來的控制性能變差問題,引入了權(quán)值可在線更新的自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),以逼