殲擊機過失速機動邊界判定與保護控制.pdf

1、隨著現(xiàn)代空戰(zhàn)理念的不斷革新，殲擊機過失速機動已成為新一代戰(zhàn)機的核心技術(shù)，同時，過失速機動的安全問題也成為一個值得深入研究的重點問題。過失速機動的安全問題與過失速機動能力有著密切的聯(lián)系，定量給出當前狀態(tài)下的機動能力邊界值，并在飛行過程中合理選擇相應狀態(tài)變量加以約束，對于保證過失速機動的安全性與機動的完成，實現(xiàn)駕駛員的“無憂慮”操縱有著重要意義。因此，先進殲擊機飛行邊界判定和邊界保護的研究是一項具有前沿性與挑戰(zhàn)性的課題。本文針對這一問題，基

2、于殲擊機氣動模型，提出飛行邊界的判定方法，并以過失速繞速度矢量軸滾轉(zhuǎn)機動與俯仰滾轉(zhuǎn)耦合機動為例對邊界進行邊界判定與分析，進而設計過失速繞速度矢量軸滾轉(zhuǎn)機動邊界保護控制系統(tǒng)。
　　本研究首先結(jié)合非定常氣動力研究成果，建立先進殲擊機非線性數(shù)學性模型，并對模型的結(jié)構(gòu)、參數(shù)設置、飛行開環(huán)零輸入響應及耦合特性進行分析，為后續(xù)過失速機動邊界判定及邊界保護研究打下基礎(chǔ)。其次，分析經(jīng)典動態(tài)逆控制律在過失速繞速度矢量軸滾轉(zhuǎn)機動中的失控過程，引出邊界

3、判定與保護控制。基于先進民用飛機飛行邊界的判定思想，對傳統(tǒng)殲擊機飛行包線的定義進行拓展，給出了動態(tài)機動邊界定義及具有普適意義的邊界算法。同時針對過失速機動動態(tài)邊界，借助可達平衡集的機動能力評價方法給出失控判定準則，總結(jié)出過失速機動動態(tài)邊界即狀態(tài)受約束下的機動能力。然后，根據(jù)提出的失控判定準則得到狀態(tài)約束，借助動態(tài)配平思想與可達平衡集方法，對過失速機動中的繞速度矢量軸滾轉(zhuǎn)機動與俯仰滾轉(zhuǎn)耦合機動的邊界進行有限元計算和分析，并結(jié)合飛機耦合特性

4、對求得邊界的正確性進行運動機理驗證。另外以深失速為例，針對過失速機動中的危險狀態(tài)，把借助可達集方法計算出的危險狀態(tài)收斂域作為邊界。最后，對邊界保護控制系統(tǒng)進行整體設計，并將問題分為三部分，即角速度環(huán)控制器設計，姿態(tài)環(huán)控制器設計與邊界保護控制器設計。在保護控制中綜合采用指令約束與狀態(tài)受約束控制的復合保護方法，并將狀態(tài)受約束控制律與內(nèi)環(huán)控制律進行綜合設計，采用基于反饋線性化的魯棒模型預測控制律，并以三類典型過失速機動對設計的控制算法的可行性