發(fā)布時間：2017-10-22 11:22

  本文關(guān)鍵詞：考慮不完整數(shù)據(jù)傳輸?shù)母叱曀亠w行器縱向動態(tài)預(yù)測控制研究

  更多相關(guān)文章： 高超聲速飛行器 縱向通道 數(shù)據(jù)丟失 預(yù)測控制 多模型切換

【摘要】：高超聲速飛行器因其速度快成為了各國研究的熱點,代表了航空航天領(lǐng)域的研究方向。但是,其特殊而復(fù)雜的飛行環(huán)境導(dǎo)致了飛行器氣動特性和氣熱特性的快速變化,因此,飛行狀態(tài)無法用統(tǒng)一的飛行包絡(luò)線描述。而且,高超聲速飛行器飛行時還要滿足多項飛行硬約束條件。與此同時,由于實際系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳輸時不可避免地存在擁塞或數(shù)據(jù)碰撞、節(jié)點故障或連接中斷等問題,使得飛行器系統(tǒng)中傳感器 控制器以及控制器 執(zhí)行器通道出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象,這將導(dǎo)致控制系統(tǒng)性能下降,嚴(yán)重可能出現(xiàn)系統(tǒng)失穩(wěn)。因此設(shè)計一個保證其穩(wěn)定飛行的控制器仍是高超聲速飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計中函待解決的問題。本文針對上述高超聲速飛行器飛行時存在的問題,研究了預(yù)測控制算法在其縱向通道控制中的應(yīng)用,設(shè)計了相關(guān)控制器并做了仿真。首先介紹了高超聲速飛行器的幾何模型及其操縱特性,并對高超聲速飛行器的六自由度非線性運動方程進行解耦獲得縱向通道模型,還對高超聲速飛行器進行零輸入響應(yīng)分析,為后續(xù)控制器設(shè)計及仿真做準(zhǔn)備。其次以高超聲速飛行器縱向通道為研究對象,考慮飛行器控制系統(tǒng)中傳感器 控制器以及控制器 執(zhí)行器通道均存在著數(shù)據(jù)丟失。在高超聲速飛行器縱向通道的平衡點處線性化模型基礎(chǔ)上,建立有數(shù)據(jù)丟失的系統(tǒng)動態(tài)模型,使用終端狀態(tài)約束集和終端代價函數(shù)方法設(shè)計預(yù)測控制器并設(shè)計相關(guān)補償策略,以實現(xiàn)高超聲速飛行器輸入指令的跟蹤。最后,針對高超聲速飛行器的巡航大包絡(luò)飛行,考慮只有速度大范圍變化的情況,通過對參考軌跡進行柔化以及對切換規(guī)則的改進,設(shè)計了考慮測量數(shù)據(jù)丟失的速度切換改進多模型預(yù)測控制器,實現(xiàn)了對大范圍速度指令的跟蹤控制,取得良好的控制效果保證了較高的飛行品質(zhì)。
【關(guān)鍵詞】：高超聲速飛行器 縱向通道 數(shù)據(jù)丟失 預(yù)測控制 多模型切換
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V249.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 第一章 緒論7-15
• 1.1 課題背景及研究意義7-8
• 1.2 高超聲速飛行器控制方法國內(nèi)外研究現(xiàn)狀8-10
• 1.3 考慮測量和控制量數(shù)據(jù)丟失的控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3.1 控制系統(tǒng)中測量通道數(shù)據(jù)丟失的狀態(tài)估計11
• 1.3.2 測量通道或控制通道數(shù)據(jù)丟失的控制系統(tǒng)設(shè)計11-12
• 1.4 多模型控制研究現(xiàn)狀12-13
• 1.5 本文主要內(nèi)容13-14
• 1.6 本文創(chuàng)新之處14-15
• 第二章 高超聲速飛行器縱向通道模型及其分析15-25
• 2.1 引言15
• 2.2 高超聲速飛行器的基本結(jié)構(gòu)與參數(shù)15-16
• 2.3 高超聲速飛行器建模過程16-22
• 2.3.1 基本坐標(biāo)系16-18
• 2.3.2 高超聲速飛行器六自由非線性模型18-20
• 2.3.3 高超聲速飛行器氣動力和推力模型20-22
• 2.4 高超聲速飛行器零輸入響應(yīng)分析22-24
• 2.5 本章小結(jié)24-25
• 第三章 高超聲速飛行器考慮數(shù)據(jù)丟失的預(yù)測控制研究25-36
• 3.1 引言25
• 3.2 模型線性化處理及分析25-28
• 3.2.1 非線性系統(tǒng)線性化方法原理25-27
• 3.2.2 高超聲速飛行器模型的線性化處理27-28
• 3.3 考慮數(shù)據(jù)丟失的高超聲速飛行器預(yù)測控制研究28-33
• 3.3.1 高超聲速飛行器控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)28-29
• 3.3.2 考慮數(shù)據(jù)丟失的高超聲速飛行器系統(tǒng)動態(tài)模型29
• 3.3.3 預(yù)測控制基本原理29-31
• 3.3.4 高超聲速飛行器預(yù)測控制器設(shè)計31-33
• 3.4 仿真驗證33-35
• 3.5 本章小結(jié)35-36
• 第四章 考慮測量數(shù)據(jù)丟失的高超聲速飛行器多模預(yù)測控制36-43
• 4.1 引言36
• 4.2 多模型預(yù)測控制的基本原理36-37
• 4.3 針對速度測量數(shù)據(jù)丟失的多模型預(yù)測控制37-42
• 4.3.1 飛行區(qū)域劃分及局部模型建立37-39
• 4.3.2 多模型參考軌跡及控制器切換準(zhǔn)則39-40
• 4.3.3 仿真驗證40-42
• 4.4 本章小結(jié)42-43
• 第五章 總結(jié)與展望43-45
• 參考文獻45-49
• 附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間撰寫的論文49-50
• 致謝50

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