考慮彈性模態(tài)的高超聲飛行器非線性控制器設(shè)計.pdf

1、現(xiàn)代作戰(zhàn)要求系統(tǒng)的反應(yīng)時間越短越好，高超聲飛行器可以有效地縮短反應(yīng)時間，無論是對于攻擊方還是防御方都是主要的發(fā)展方向。與其他種類的飛行器不同的是，高超聲速飛行器飛行環(huán)境的變化范圍相當(dāng)大，從而導(dǎo)致其動態(tài)特性在飛行期間很容易變化。另外，機(jī)體和推進(jìn)系統(tǒng)之間的耦合，長期飛行在大的高度和馬赫數(shù)下，使得該類飛行器對于氣動狀況等條件的劇烈變化非常敏感。在飛行期間高超聲飛行器還會受到結(jié)構(gòu)和推進(jìn)動態(tài)特性及兩者耦合的影響，同時其氣動特性以及推進(jìn)特性為不確定

2、的，在某些條件下會變得難以估計。這些因素使得高超聲飛行器具有非常復(fù)雜的模型以及非常多的變量，并且輸入和輸出之間存在很強(qiáng)的耦合。所以，為了保證飛行器順利地完成飛行任務(wù)，需要對其設(shè)計有良好控制能力以及強(qiáng)魯棒性的控制器。
　　 為了掌握高超聲飛行器復(fù)雜的動態(tài)特性，本文首先研究了高超聲飛行器機(jī)體/發(fā)動機(jī)一體化結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其對飛行器飛行特性的影響，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了高超聲飛行器的建模和氣動特性的分析，與國內(nèi)絕大多數(shù)與高超聲飛行器有關(guān)的文章不

3、同的是，本文所建立的模型的微分方程包括剛性和彈性模態(tài)。通過對高超聲飛行器縱向模態(tài)進(jìn)行小擾動線性化的處理，分析其極點(diǎn)情況和系統(tǒng)的穩(wěn)定情況，進(jìn)一步加深了對高超聲飛行器特性的了解，掌握了所控對象的基本特性。
　　 在以上工作的基礎(chǔ)上，本文為高超聲速飛行器設(shè)計了結(jié)合動態(tài)逆和反步設(shè)計方法的控制器，來保證系統(tǒng)的穩(wěn)定，解決了高超聲飛行器模型不確定以及非匹配不確定帶來的問題，并基于李雅普諾夫穩(wěn)定性理論和LiSalle不變集定理證明了設(shè)計方法的穩(wěn)