本文關鍵詞：基于神經(jīng)網(wǎng)絡算法的高超聲速飛行器不確定性抑制方法研究

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【摘要】：高超聲速飛行器的動力學模型具有非線性、不確定性、強耦合和彈性形變等特性,特別是在大攻角、大側滑角機動時,不確定性以及各種耦合問題尤為顯著,這大大增加了控制系統(tǒng)設計的難度。以往的研究工作基本是將高超聲速飛行器假設為剛體,忽略了彈性模態(tài)和剛體模態(tài)之間復雜的耦合影響,這必然造成模型精確性降低,并帶來控制性能下降。考慮上述復雜耦合影響并構建合適控制方法是高超聲速飛行器控制問題的難點。本文將針對帶有彈性模態(tài)和不確定性的高超聲速飛行器,在耦合穩(wěn)定性分析、非線性解耦控制以及不確定性抑制等方面進行深入的研究,設計可適應大攻角、大側滑角機動且具有強魯棒性的控制系統(tǒng)。主要研究工作和創(chuàng)新點為：(1)基于大量NASA相關技術報告及國外期刊文獻的分析,建立了全狀態(tài)六自由度高超聲速飛行器Winged-Cone模型,包括：動力學模型、氣動參數(shù)模型、彈性模態(tài)模型、發(fā)動機模型等。該模型較為全面和相對準確地描述了高超聲速飛行器復雜的非線性、強耦合、彈性形變等特性,為后續(xù)研究提供了較為精確的模型基礎。(2)根據(jù)高超聲速飛行器復雜的耦合模型,提出了新型的閉環(huán)穩(wěn)定性判據(jù)。與傳統(tǒng)穩(wěn)定性判據(jù)相比,增加了穩(wěn)定性判斷的準確性并拓展了應用環(huán)境,為解決高超聲速飛行控制最基本和最重要的穩(wěn)定性問題提供了新的思路。(3)采用軌跡線性化控制方法對高超聲速飛行器進行精確線性化和解耦,并應用控制分配算法對控制量和操縱量進一步解耦,初步解決了氣動耦合、運動耦合、慣性耦合以及控制耦合等因素對穩(wěn)定性的影響。(4)基于徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡設計不確定性抑制方法,通過遺傳算法優(yōu)化徑向基函數(shù)中心向量和求解擴展參數(shù),并與軌跡線性化方法相結合,提高了神經(jīng)網(wǎng)絡算法的精確性和實時性。通過大量的數(shù)值仿真以及與模糊控制的對比研究,驗證了本文設計的解耦控制方法的控制性能,在抑制多種不確定性因素干擾方面具有很強的魯棒性。
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V249.1;TP183

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