高超聲速橫向機動非線性控制算法及驗證平臺設計.pdf

1、鑒于日趨緊張的國際形勢以及為滿足未來國防安全的需要，高超聲速飛行器(HSV）已成為各軍事大國的研究焦點，其在軍事領域和民用領域有著不可估量的戰(zhàn)略及應用價值。高超聲速飛行器的橫向機動控制系統(tǒng)作為其飛行控制系統(tǒng)的重要組成部分，對提高其軍事生存能力起著至關重要的作用。然而，復雜的飛行環(huán)境、多變的干擾以及舵面偏轉飽和等問題，使得HSV再入橫向機動控制系統(tǒng)的設計充滿了挑戰(zhàn)。圍繞上述問題，本文開展了相應的研究工作：
　　首先，建立高超聲速飛行

2、器再入機動數學模型。針對其強非線性、強耦合性和快時變的特點，參考BTT控制方式，通過對航跡和姿態(tài)角回路的控制實現了HSV的無側滑橫向機動轉彎飛行。
　　其次，針對機動過程中的不確定及干擾問題，本文提出改進滑模干擾觀測器(ISMDO）來對參數不確定及外界干擾進行估計，在此基礎上，提出了基于ISMDO的非線性廣義預測控制（NGPC）方法，將其應用在高超聲速飛行器的橫向機動控制系統(tǒng)中，經仿真驗證，取得了良好的控制效果。
　　然后，

3、針對高超聲速飛行器再入機動過程中舵面偏轉飽和的問題，提出了外部anti-windup補償系統(tǒng)結合NGPC的控制策略來緩解或消除其對系統(tǒng)的不良影響。經仿真驗證，該方法確實能夠實現對氣動舵面偏轉飽和的控制補償作用，進而為高超聲速飛行器橫向機動飛行的順利進行提供了保障。
　　最后，搭建了用于驗證高超聲速飛行器控制算法的半實物仿真平臺。硬件上，完成了高超聲速飛行器實時仿真計算機、飛行控制計算機、監(jiān)控計算機與物理舵機的相互通信，構成了硬件的