從國內(nèi)外運(yùn)載火箭的發(fā)射情況看,發(fā)動機(jī)故障是運(yùn)載火箭飛行過程中的主要故障,而推力損失又是其主要表現(xiàn)。當(dāng)發(fā)動機(jī)出現(xiàn)推力損失時,燃料不能按預(yù)定模式消耗,會導(dǎo)致火箭動力學(xué)模型參數(shù)出現(xiàn)大的偏差;同時,推力的變化也會導(dǎo)致火箭控制力矩的變化,從而影響火箭姿態(tài)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本文針對上述問題開展了運(yùn)載火箭發(fā)動機(jī)推力損失下的容錯控制問題研究,主要內(nèi)容如下:(1)介紹了考慮彈性振動的運(yùn)載火箭三通道姿態(tài)動力學(xué)耦合模型;然后介紹了姿態(tài)控制的基本方法:PD控制和校正網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上分析了推力損失對運(yùn)載火箭動力學(xué)特性的主要影響:導(dǎo)致動力學(xué)模型參數(shù)發(fā)生大的偏差和控制力矩的變化。這些都為接下來的容錯控制打下基礎(chǔ)。(2)針對推力損失導(dǎo)致模型參數(shù)出現(xiàn)的大偏差問題,采用了自適應(yīng)增廣控制(Augmenting Adaptive Control,AAC)方法進(jìn)行容錯控制研究。當(dāng)運(yùn)載火箭出現(xiàn)推力損失時,由于燃料未按預(yù)定模式消耗,導(dǎo)致火箭質(zhì)量特性發(fā)生改變,從而導(dǎo)致剛體和彈性相關(guān)系數(shù)發(fā)生大的偏差。對此,首先對剛體參數(shù)的大偏差問題開展了AAC研究,分析了AAC自適應(yīng)調(diào)整的機(jī)理,給出了AAC中各設(shè)計(jì)參數(shù)對控制效果的影響規(guī)律和選取方法;然后進(jìn)一步對彈性頻率和振型斜率的大偏差問題進(jìn)行了研究。仿真結(jié)果驗(yàn)證了AAC對火箭推力損失導(dǎo)致的模型參數(shù)的大偏差問題具有良好的適用能力。(3)針對推力損失導(dǎo)致控制力矩變化的問題,分別采用了控制力矩重構(gòu)和AAC結(jié)合力矩重構(gòu)的方法進(jìn)行了容錯控制研究。發(fā)動機(jī)推力損失會導(dǎo)致推力不平衡而產(chǎn)生干擾力矩,同時還會導(dǎo)致控制力矩發(fā)生變化。對此,結(jié)合AAC和控制力矩重構(gòu)方法,提出了AAC與控制力矩重構(gòu)相結(jié)合的容錯控制方法,并進(jìn)行研究。仿真結(jié)果表明,所提出的容錯控制方法能很好的改善推力損失下的系統(tǒng)響應(yīng),但是需注意高增益帶來的振蕩問題。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：V448.1
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 運(yùn)載火箭容錯控制研究概述
        1.2.1 容錯控制研究主要進(jìn)展
        1.2.2 容錯控制分類
        1.2.3 自適應(yīng)增廣控制
        1.2.4 控制分配技術(shù)
    1.3 論文章節(jié)內(nèi)容安排
2 運(yùn)載火箭姿態(tài)控制理論
    2.1 火箭動力學(xué)建模
    2.2 剛體姿態(tài)的穩(wěn)定與控制
        2.2.1 剛體無控姿態(tài)穩(wěn)定分析
        2.2.2 剛體PD控制
    2.3 彈性振動的穩(wěn)定與控制
    2.4 推力損失對火箭姿態(tài)動力學(xué)特性的影響
    2.5 小結(jié)
3 模型參數(shù)大偏差下火箭姿態(tài)容錯控制設(shè)計(jì)
    3.1 研究對象
    3.2 自適應(yīng)增廣控制
        3.2.1 自適應(yīng)增廣控制器組成部分
        3.2.2 自適應(yīng)增廣控制器分析
    3.3 仿真與分析
        3.3.1 剛體參數(shù)大偏差下仿真及控制器參數(shù)分析
        3.3.2 彈性頻率大偏差下仿真分析
        3.3.3 振型斜率大偏差下仿真分析
    3.4 小結(jié)
4 控制力矩變化下火箭姿態(tài)容錯控制設(shè)計(jì)
    4.1 研究對象
    4.2 控制力矩重構(gòu)方法
    4.3 自適應(yīng)增廣控制與控制力矩重構(gòu)相結(jié)合的容錯控制
    4.4 仿真與分析
        4.4.1 AAC仿真分析
        4.4.2 控制力矩重構(gòu)仿真分析
        4.4.3 AAC+控制力矩重構(gòu)仿真分析
    4.5 小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李澤宇;項(xiàng)志軍;張士勇;;一類不確定非線性系統(tǒng)主動容錯控制[J];遼寧科技大學(xué)學(xué)報;2015年02期

2 周振超;張健;王立紅;王猛;;容錯控制理論綜述與展望[J];自動化博覽;2008年07期

3 喬秦寶,秦嶺松,翁清,陶永華;一種自適應(yīng)容錯控制方法[J];武漢大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);1998年03期

4 毛海杰;李煒;馮小林;;非線性系統(tǒng)主動容錯控制綜述[J];傳感器與微系統(tǒng);2014年04期

5 方華京,章紅,鄭英,謝林柏,楊方;網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的故障診斷與容錯控制[J];控制工程;2005年S2期

6 張俊智,王麗芳,葛安林;自動離合器的容錯控制[J];公路交通科技;1998年04期

7 周菲;;多模型傳感器故障軟閉環(huán)容錯控制方法與應(yīng)用策略[J];橡塑技術(shù)與裝備;2015年18期

8 孫金生,李軍,徐蕾,王執(zhí)銓;動態(tài)大系統(tǒng)的分散容錯控制[J];南京理工大學(xué)學(xué)報;1998年02期

9 袁立嵩，蔣慰孫;多變量系統(tǒng)二次穩(wěn)定性容錯控制問題的研究[J];自動化學(xué)報;1996年06期

10 于達(dá)仁，鮑文，徐基豫;汽輪機(jī)負(fù)荷控制的容錯控制方案[J];動力工程;1994年01期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 林雪;高鐵列控系統(tǒng)自適應(yīng)主動容錯控制研究[D];北京交通大學(xué);2019年

2 張康康;基于滑模技術(shù)故障診斷和容錯控制及應(yīng)用于高速列車的研究[D];南京航空航天大學(xué);2018年

3 韓渭辛;分布式測量系統(tǒng)的故障診斷與容錯控制[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

4 董亮輝;永磁無刷電機(jī)轉(zhuǎn)角檢測故障及其容錯控制研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2017年

5 陳力恒;動態(tài)系統(tǒng)故障估計(jì)觀測器設(shè)計(jì)與容錯控制[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

6 高振剛;基于EPS的人機(jī)協(xié)同轉(zhuǎn)向與懸架系統(tǒng)主動容錯控制研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2018年

7 伍偉;非線性網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的容錯控制研究[D];華中科技大學(xué);2017年

8 李元新;不確定非線性系統(tǒng)的容錯與事件觸發(fā)控制方法研究[D];東北大學(xué);2017年

9 韓建;狀態(tài)可觀測的模糊系統(tǒng)故障檢測、估計(jì)與容錯控制[D];東北大學(xué);2017年

10 劉磊;基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多變量離散系統(tǒng)的自適應(yīng)容錯控制研究[D];東北大學(xué);2017年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 胡豆豆;四相電勵磁雙凸極電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)故障分析與容錯控制研究[D];南京航空航天大學(xué);2019年

2 劉萬璋;基于多智能體技術(shù)的飛行控制系統(tǒng)協(xié)同容錯控制[D];南京航空航天大學(xué);2019年

3 陳虹潞;基于模型的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)故障診斷及容錯控制研究[D];南京航空航天大學(xué);2019年

4 施晨康;基于高階滑模和人工勢函數(shù)的航天器姿態(tài)容錯控制[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2019年

5 周洪雷;內(nèi)置式永磁電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)電流傳感器故障容錯控制[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2019年

6 范文強(qiáng);數(shù)據(jù)驅(qū)動的故障診斷與容錯控制一體化設(shè)計(jì)方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2019年

7 吳蕾;考慮發(fā)動機(jī)推力損失的運(yùn)載火箭容錯控制[D];大連理工大學(xué);2019年

8 宋澤民;雙向DC/DC變換器故障診斷與容錯控制研究[D];大連理工大學(xué);2019年

9 王倩;基于MPC的航空發(fā)動機(jī)傳感器容錯控制研究[D];中國民航大學(xué);2019年

10 孫成功;線控轉(zhuǎn)向叉車傳感器故障診斷及容錯控制[D];合肥工業(yè)大學(xué);2019年

本文編號：2875174