飛行器復(fù)合控制方法研究.pdf

1、現(xiàn)代飛行器的飛行空域不斷擴大。當飛行器在稀薄大氣層中飛行時,其上的氣動舵面效率下降,單獨使用氣動舵面已無法滿足控制需求;當飛行器在外太空飛行時,氣動舵面起不到控制作用。因此,采用氣動力/直接力復(fù)合方式控制飛行器的研究得到了廣泛關(guān)注,而其姿態(tài)控制方法是研究重點之一。
　　本文從混合動態(tài)系統(tǒng)的角度出發(fā),研究氣動力/直接力復(fù)合控制飛行器(簡稱為復(fù)合控制飛行器)的姿態(tài)控制方法。根據(jù)飛行力學(xué)理論,得出復(fù)合控制飛行器的姿態(tài)運動數(shù)學(xué)模型。然后,

2、分析氣動力和直接力執(zhí)行機構(gòu)的特性,建立二者的數(shù)學(xué)模型,結(jié)合上述成果,建立復(fù)合控制飛行器姿態(tài)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。通過分析飛行器的數(shù)學(xué)模型和控制方案可以發(fā)現(xiàn),復(fù)合控制飛行器的姿態(tài)控制系統(tǒng),在同一時刻,既存在連續(xù)狀態(tài)的演化(例如姿態(tài)角的變化),又存在離散事件的發(fā)生(例如單獨氣動力控制方式和復(fù)合控制方式之間的轉(zhuǎn)換),因此,該系統(tǒng)是一個混合動態(tài)系統(tǒng),混合動態(tài)系統(tǒng)理論可以有效地指導(dǎo)該系統(tǒng)的設(shè)計。采用混合自動機描述復(fù)合控制飛行器姿態(tài)控制系統(tǒng),提出姿態(tài)

3、分層協(xié)調(diào)控制策略,包括分層協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)框架,以及協(xié)調(diào)級和執(zhí)行級兩級控制器的設(shè)計方法。協(xié)調(diào)級控制采用離散事件系統(tǒng)理論設(shè)計,執(zhí)行級控制器采用連續(xù)變量理論設(shè)計。按照提出的控制策略,針對某復(fù)合控制飛行器,構(gòu)建其分層協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)框架,設(shè)計其姿態(tài)控制的分層協(xié)調(diào)控制器,并對設(shè)計結(jié)果進行數(shù)字仿真。首先,通過仿真說明采用復(fù)合控制的必要性。然后,對姿態(tài)控制系統(tǒng)的控制效果、抗干擾性和魯棒性進行了仿真分析。仿真結(jié)果表明,設(shè)計結(jié)果能夠滿足該飛行器的姿態(tài)控制性能要