本文關(guān)鍵詞：新一代殲擊機(jī)超機(jī)動(dòng)邊界生成與保護(hù)控制

  更多相關(guān)文章： 集方法 基于避障思想的邊界生成方法 動(dòng)態(tài)矩陣控制 邊界保護(hù)先進(jìn)殲擊機(jī) 超機(jī)動(dòng) 非線性模型 backstepping控制 滑模干擾觀測器 可達(dá)平衡

【摘要】：隨著科技的發(fā)展,新一代殲擊機(jī)的機(jī)動(dòng)性能得到了很大的提升。對于殲擊機(jī)在超機(jī)動(dòng)情況下的安全要求也隨之提高。所謂機(jī)動(dòng)飛行的安全性,是指殲擊機(jī)在進(jìn)行超機(jī)動(dòng)飛行時(shí),狀態(tài)量及控制量均不超出限制邊界。為了實(shí)現(xiàn)“無憂慮”操作,將邊界保護(hù)控制系統(tǒng)引入到飛行控制系統(tǒng)中。對于給定的邊界值,邊界保護(hù)控制系統(tǒng)可以使受限量不超出邊界值。這對于保證飛行的安全性及實(shí)現(xiàn)駕駛員的“無憂慮”操縱有著重要意義。因此,殲擊機(jī)超機(jī)動(dòng)邊界生成與保護(hù)控制研究是一項(xiàng)具有前瞻性和挑戰(zhàn)性的課題。本文針對這一問題,首先對先進(jìn)殲擊機(jī)模型進(jìn)行建模與分析,在此基礎(chǔ)上,考慮模型受擾情況下的殲擊機(jī)飛行控制器設(shè)計(jì)。引入邊界判定方法及生成方法,生成受限參數(shù)的安全邊界,并與保護(hù)控制方法結(jié)合,組成邊界保護(hù)控制系統(tǒng)。論文的主要工作內(nèi)容如下:首先,建立先進(jìn)殲擊機(jī)非線性數(shù)學(xué)模型,并通過對模型的結(jié)構(gòu)、參數(shù)設(shè)置以及飛行開環(huán)零輸入響應(yīng)、通道耦合特性進(jìn)行分析,驗(yàn)證所建立模型的有效性,為后面的超機(jī)動(dòng)邊界生成及邊界保護(hù)研究提供基礎(chǔ)。然后,針對具有參數(shù)不確定和外界干擾的殲擊機(jī)進(jìn)行了控制器的設(shè)計(jì)。結(jié)合滑模干擾觀測器及backstepping方法進(jìn)行了殲擊機(jī)飛行控制律設(shè)計(jì),backstepping設(shè)計(jì)的每一步中均采用滑模干擾觀測器對復(fù)合干擾進(jìn)行逼近,并設(shè)計(jì)魯棒項(xiàng)補(bǔ)償觀測誤差。采用Lyapunov穩(wěn)定性理論證明了跟蹤誤差最終有界并證明了閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。通過對比仿真證明該方法對復(fù)合干擾具有良好的抑制效果。接著,對殲擊機(jī)進(jìn)行氣動(dòng)參數(shù)分析,在此基礎(chǔ)上提出了飛行邊界的定義,并介紹了機(jī)動(dòng)邊界的判定方法,即可達(dá)平衡集方法。利用可達(dá)平衡集方法對俯仰機(jī)動(dòng)條件下的迎角邊界進(jìn)行判定,并對比有、無推力作用下迎角邊界,分析推力對迎角邊界的影響。針對現(xiàn)有邊界,提出基于避障思想的邊界生成方法,根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)和控制輸入,生成受限變量的安全響應(yīng)軌跡。安全軌跡將被作為殲擊機(jī)邊界保護(hù)控制系統(tǒng)的子模塊被用于邊界保護(hù)控制。最后,研究了殲擊機(jī)超機(jī)動(dòng)情況下邊界保護(hù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題。首先介紹了動(dòng)態(tài)矩陣控制方法,并將其應(yīng)用到飛行保護(hù)控制系統(tǒng)中。將飛行控制器及安全軌跡生成系統(tǒng)模塊化,加入到邊界保護(hù)控制系統(tǒng)中,保證殲擊機(jī)在正常飛行及超機(jī)動(dòng)飛行情況下的安全控制。針對F-16模型,驗(yàn)證所設(shè)計(jì)系統(tǒng)在殲擊機(jī)超機(jī)動(dòng)作用下的保護(hù)控制作用。并進(jìn)行仿真驗(yàn)證,仿真結(jié)果表明,在殲擊機(jī)超機(jī)動(dòng)過程中,邊界保護(hù)系統(tǒng)體現(xiàn)出較好的保護(hù)性能。
【關(guān)鍵詞】：集方法 基于避障思想的邊界生成方法 動(dòng)態(tài)矩陣控制 邊界保護(hù)先進(jìn)殲擊機(jī) 超機(jī)動(dòng) 非線性模型 backstepping控制 滑模干擾觀測器 可達(dá)平衡
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V271.41
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 注釋表12-15
• 縮略詞15-16
• 第一章 緒論16-25
• 1.1 研究背景及意義16-17
• 1.2 飛行控制技術(shù)現(xiàn)狀17-21
• 1.2.1 飛行控制系統(tǒng)發(fā)展進(jìn)程17-18
• 1.2.2 飛行控制方法研究現(xiàn)狀18-20
• 1.2.3 受擾系統(tǒng)控制方法研究現(xiàn)狀20-21
• 1.3 邊界保護(hù)控制研究現(xiàn)狀21-23
• 1.4 主要研究內(nèi)容安排23-25
• 第二章 新一代殲擊機(jī)仿真模型建立及性能分析25-36
• 2.1 引言25-26
• 2.2 殲擊機(jī)模型的建立26-31
• 2.2.1 飛機(jī)模型介紹26-27
• 2.2.2 殲擊機(jī)的非線性數(shù)學(xué)模型27-29
• 2.2.3 結(jié)構(gòu)參數(shù)29
• 2.2.4 飛機(jī)控制機(jī)構(gòu)29-30
• 2.2.5 標(biāo)準(zhǔn)大氣模型30-31
• 2.3 飛機(jī)飛行特性分析31-35
• 2.3.1 開環(huán)零輸入響應(yīng)特性分析31-32
• 2.3.2 通道耦合特性32-35
• 2.4 本章小結(jié)35-36
• 第三章 基于SMDO的飛行姿態(tài)魯棒backstepping控制36-50
• 3.1 引言36
• 3.2 基于SMDO的飛行姿態(tài)魯棒backstepping控制器設(shè)計(jì)36-44
• 3.2.1 問題描述36-41
• 3.2.2 滑模干擾觀測器設(shè)計(jì)41-42
• 3.2.3 基于SMDO的魯棒backstepping控制器設(shè)計(jì)42-44
• 3.3 仿真驗(yàn)證44-49
• 3.4 本章小結(jié)49-50
• 第四章 殲擊機(jī)超機(jī)動(dòng)邊界判定與生成50-69
• 4.1 引言50-51
• 4.2 先進(jìn)殲擊機(jī)氣動(dòng)參數(shù)分析51-57
• 4.2.1 靜態(tài)力系數(shù)分析51-53
• 4.2.2 靜態(tài)力矩系數(shù)分析53-55
• 4.2.3 動(dòng)導(dǎo)數(shù)分析55-57
• 4.3 飛行邊界的定義與判定方法57-59
• 4.3.1 飛行邊界的定義與分類57-58
• 4.3.2 飛行邊界的判定方法58-59
• 4.4 超機(jī)動(dòng)條件下的邊界判定方法59-63
• 4.4.1 可達(dá)平衡集方法59-60
• 4.4.2 俯仰機(jī)動(dòng)下迎角邊界判定60-63
• 4.5 基于避障思想的安全邊界生成方法63-68
• 4.5.1 避障思想描述63-64
• 4.5.2 基于避障思想的安全邊界生成方法64-67
• 4.5.3 仿真結(jié)果67-68
• 4.6 本章小結(jié)68-69
• 第五章 殲擊機(jī)超機(jī)動(dòng)邊界保護(hù)與控制系統(tǒng)69-82
• 5.1 引言69-70
• 5.2 基于動(dòng)態(tài)矩陣控制的控制律設(shè)計(jì)70-75
• 5.2.1 控制原理70-71
• 5.2.2 動(dòng)態(tài)矩陣控制方法改進(jìn)71-75
• 5.2.3 最優(yōu)控制律計(jì)算75
• 5.3 殲擊機(jī)超機(jī)動(dòng)邊界保護(hù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)75-77
• 5.4 仿真與結(jié)果分析77-81
• 5.5 本章小結(jié)81-82
• 第六章 總結(jié)與展望82-84
• 6.1 本文的主要工作82-83
• 6.2 本文的不足與展望83-84
• 參考文獻(xiàn)84-89
• 致謝89-90
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文90

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 趙楠;霍林生;曲春緒;李宏男;;考慮參數(shù)不確定性的結(jié)構(gòu)非線性振動(dòng)控制研究[J];防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報(bào);2015年04期

2 謝新輝;于雷;彭學(xué)軍;周中良;王玨;;戰(zhàn)斗機(jī)網(wǎng)絡(luò)攻擊指令引導(dǎo)控制方法[J];空軍工程大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2015年01期

3 楊青運(yùn);陳謀;;具有輸入飽和的近空間飛行器魯棒控制[J];控制理論與應(yīng)用;2015年01期

4 云磊;;牛頓迭代法的MATLAB實(shí)現(xiàn)[J];信息通信;2011年06期

5 ;Output feedback control of hypersonic vehicles based on neural network and high gain observer[J];Science China(Information Sciences);2011年03期

6 程路;姜長生;都延麗;張軍;;基于滑模干擾觀測器的近空間飛行器非線性廣義預(yù)測控制[J];宇航學(xué)報(bào);2010年02期

7 崔爾杰;;近空間飛行器研究發(fā)展現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù)問題[J];力學(xué)進(jìn)展;2009年06期

8 高慧琴;高正紅;;典型過失速機(jī)動(dòng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律建模研究[J];飛行力學(xué);2009年04期

9 高道祥;孫增圻;杜天容;;高超聲速飛行器基于Back-stepping的離散控制器設(shè)計(jì)[J];控制與決策;2009年03期

10 張裊娜;張德江;馮勇;;基于混沌遺傳算法的柔性機(jī)械手滑�？刂破鲀�(yōu)化設(shè)計(jì)[J];控制理論與應(yīng)用;2008年03期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 于媛媛;先進(jìn)殲擊機(jī)超機(jī)動(dòng)危險(xiǎn)狀態(tài)邊界判定與保護(hù)控制[D];南京航空航天大學(xué);2014年

2 宮慶坤;殲擊機(jī)超機(jī)動(dòng)飛行臨界失控狀態(tài)判定與控制[D];南京航空航天大學(xué);2014年

3 胡田文;先進(jìn)殲擊機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)推力矢量建模與超機(jī)動(dòng)飛行控制[D];南京航空航天大學(xué);2013年

4 曹瑜;光—電/液伺服作動(dòng)器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];南京航空航天大學(xué);2013年

5 岳雅;非線性預(yù)測控制研究及其仿真[D];西安科技大學(xué);2008年

，

本文編號：1119556