本文關(guān)鍵詞：基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(xué)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(cè)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(shè)計的難度。以往的研究工作基本是將高超聲速飛行器假設(shè)為剛體,忽略了彈性模態(tài)和剛體模態(tài)之間復(fù)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(fù)雜耦合影響并構(gòu)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(jìn)行深入的研究,設(shè)計可適應(yīng)大攻角、大側(cè)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(guān)技術(shù)報告及國外期刊文獻(xiàn)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(xué)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(zhǔn)確地描述了高超聲速飛行器復(fù)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(chǔ)。(2)根據(jù)高超聲速飛行器復(fù)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(zhǔn)確性并拓展了應(yīng)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(jìn)行精確線性化和解耦,并應(yīng)用控制分配算法對控制量和操縱量進(jìn)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(luò)設(shè)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(jié)合,提高了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(shè)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(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V249.1;TP183

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本文編號：1259902