本文關(guān)鍵詞：高超聲速飛行器線性變參數(shù)建模及其魯棒控制

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【摘要】：高超聲速飛行器作為新一代的飛行器由于其具有獨(dú)特的優(yōu)勢,是目前飛行器領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。它采用了機(jī)身一體化設(shè)計(jì)技術(shù),其空氣動(dòng)力學(xué)特性、推進(jìn)系統(tǒng)和機(jī)體結(jié)構(gòu)之間存在著極強(qiáng)耦合作用。飛行環(huán)境復(fù)雜,飛行高度和馬赫數(shù)跨度范圍大,這導(dǎo)致飛行器氣熱特性和氣動(dòng)特性劇烈變化,因此保證飛行器在較大包線內(nèi)的飛行穩(wěn)定性是至關(guān)重要的。傳統(tǒng)的增益調(diào)度控制已經(jīng)無法滿足如此高的性能要求,所以有必要建立高超聲速飛行器面向大包線飛行任務(wù)的綜合模型。線性變參數(shù)(LPV)系統(tǒng)是一類非常重要的時(shí)變系統(tǒng)。系統(tǒng)LPV建模方法總體可以分為兩類,一類是基于系統(tǒng)非線性方程通過數(shù)學(xué)變換獲得LPV模型,稱為分析法;另一類是實(shí)驗(yàn)法。分析法目前主要有三種,分別為雅可比線性化方法,狀態(tài)變換法和函數(shù)替代法。本文著手建立高超聲速飛行器面向控制的縱向LPV模型。首先基于動(dòng)量方程建立高超聲速飛行器縱向動(dòng)力學(xué)模型,氣動(dòng)參數(shù)采用國外已經(jīng)公開的文獻(xiàn)中數(shù)據(jù)。進(jìn)而對其非線性剛體模型進(jìn)行適當(dāng)簡化,利用雅可比線性化法,建立其縱向LPV模型,簡化處理后應(yīng)用于高超聲速飛行器的飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中。利用經(jīng)典的線性二次型調(diào)節(jié)方法和狀態(tài)反饋H_∞控制方法針對高超聲速飛行器縱向線性化模型設(shè)計(jì)魯棒控制器,并進(jìn)行仿真分析。針對高超聲速飛行器氣動(dòng)特性劇烈變化和飛行過程中存在的各類擾動(dòng)問題,基于雅可比線性化法建立的高超聲速飛行器縱向LPV模型,獲得其多胞表示形式并設(shè)計(jì)連續(xù)狀態(tài)反饋H_∞控制器。仿真結(jié)果表明LPV控制器能夠保證飛行器在整個(gè)飛行包線內(nèi)具有良好的動(dòng)態(tài)特性和一定的魯棒性。
【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】：2015
【分類號】：V249.1

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本文編號：1146156