本文關(guān)鍵詞：基于高超聲速飛行器縱向模型的H_∞及抗飽和魯棒控制研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 高超聲速飛行器技術(shù)是近空間探索領(lǐng)域中的一個全新研究課題,針對復雜的飛行環(huán)境和特殊任務需要,如何有效地設(shè)計飛行控制系統(tǒng)是整個航天活動成敗的一個關(guān)鍵問題。本文以某通用高超聲速飛行器縱向模型為研究對象,主要就影響飛行性能的干擾與飽和非線性兩大制約因素進行了相關(guān)控制研究。 首先,研究了高超聲速飛行器縱向模型及其穩(wěn)定性問題。通過求取飛行包線內(nèi)某一平衡態(tài)以獲得線性化模型,驗證了國外公開的通用高超聲速飛行器模型的合理性。針對線性化模型,分析了飛行器開環(huán)特性,并設(shè)計了極點配置控制以分析高超聲速飛行器閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性。 其次,基于定直飛行下的高超聲速飛行器縱向開環(huán)線性模型,研究了存在不確定性干擾的魯棒控制問題。針對外界干擾的不同情形,分別設(shè)計了LQG與H_∞魯棒控制器,并對兩種方法進行了比較,仿真表明,抑制有界干擾效果后者要優(yōu)于前者。 最后,基于定直飛行下的高超聲速飛行器縱向開環(huán)線性模型,采用LQR與抗飽和補償器相結(jié)合的設(shè)計思路,研究了存在輸入飽和非線性的抗飽和控制問題。LQR控制器的設(shè)計保證無飽和非線性的標稱閉環(huán)系統(tǒng)性能,而當飽和產(chǎn)生時,抗飽和補償器通過在線修正反饋項使得控制器的輸出工作在線性區(qū)域,從而保持了系統(tǒng)的性能輸出且能提供一定的魯棒性能。仿真驗證了設(shè)計方法的有效性。
【關(guān)鍵詞】：高超聲速飛行器 線性化 LQG控制 H_∞魯棒控制 抗飽和控制
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：V448.2
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-5
• 目錄5-7
• 1 緒論7-13
• 1.1 研究背景和意義7
• 1.2 高超聲速飛行器研究現(xiàn)狀7-10
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀7-10
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀10
• 1.3 高超聲速飛行器控制研究概述10-12
• 1.4 本文的主要內(nèi)容12-13
• 2 高超聲速飛行器的建模與模型分析13-22
• 2.1 引言13
• 2.2 飛行力學基本概念13-14
• 2.2.1 常用坐標系定義13-14
• 2.2.2 常用角度定義14
• 2.3 高超聲速飛行器基本結(jié)構(gòu)與參數(shù)14-15
• 2.4 高超聲速飛行器運動方程15-18
• 2.5 各個子模型18-21
• 2.5.1 標準大氣模型18-19
• 2.5.2 空氣動力和力矩模型19-20
• 2.5.3 發(fā)動機和推力模型20-21
• 2.5.4 轉(zhuǎn)動慣量模型21
• 2.6 本章小結(jié)21-22
• 3 高超聲速飛行器模型線性化及極點配置設(shè)計22-32
• 3.1 引言22
• 3.2 高超聲速飛行器縱向模型的線性化22-26
• 3.2.1 高超聲速飛行器平衡態(tài)初始值的求取22-23
• 3.2.2 小擾動線性化23-26
• 3.3 高超聲速飛行器縱向模型特性分析26-28
• 3.4 高超聲速飛行器極點配置分析28-31
• 3.4.1 極點配置問題描述28
• 3.4.2 仿真算例28-31
• 3.5 本章小結(jié)31-32
• 4 高超聲速飛行器魯棒LQG及H_∞控制研究32-43
• 4.1 引言32
• 4.2 線性二次型Gauss控制32-36
• 4.2.1 問題描述32-33
• 4.2.2 LQG控制器設(shè)計33-34
• 4.2.3 仿真算例34-36
• 4.3 高超聲速飛行器魯棒H_∞的控制36-42
• 4.3.1 H_∞魯棒控制問題36-38
• 4.3.2 H_∞干擾抑制問題描述38-40
• 4.3.3 仿真算例40-42
• 4.5 本章小結(jié)42-43
• 5 高超聲速飛行器抗飽和非線性控制研究43-59
• 5.1 引言43
• 5.2 抗飽和非線性特性描述43-46
• 5.3 高超聲速飛行器無飽和非線性特性的標稱控制器設(shè)計46-50
• 5.3.1 基于LQR的標稱閉環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計46-48
• 5.3.2 仿真算例48-50
• 5.4 高超聲速飛行器抗飽和控制設(shè)計50-57
• 5.4.1 指數(shù)不穩(wěn)定l_2抗飽和補償器實現(xiàn)描述50-53
• 5.4.2 高超聲速飛行器抗飽和補償器設(shè)計53-55
• 5.4.3 仿真算例55-57
• 5.5 本章小結(jié)57-59
• 6 結(jié)論與展望59-61
• 6.1 本文的主要工作59
• 6.2 工作展望59-61
• 致謝61-62
• 參考文獻62-65

【參考文獻】

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  本文關(guān)鍵詞：基于高超聲速飛行器縱向模型的H_∞及抗飽和魯棒控制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：252778