高超聲速飛行器具有飛行速度極快、飛行高度高以及機(jī)動性強(qiáng)等獨(dú)特優(yōu)勢,得到了世界各國的廣泛關(guān)注。近半個多世紀(jì)以來,以美俄為代表的各軍事大國都開展了大量的高超聲速飛行器相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)研究,并取得了豐富的成果。但也由于高超聲速飛行器的高動態(tài)、強(qiáng)非線性、強(qiáng)耦合、強(qiáng)不確定性和快時變等特點(diǎn),作為核心技術(shù)之一的飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)仍然面臨著巨大挑戰(zhàn)。本文主要針對高超聲速飛行器的巡航飛行控制問題,結(jié)合非線性動態(tài)逆、反演法、動態(tài)面、自適應(yīng)和滑模變結(jié)構(gòu)等幾類非線性控制方法,進(jìn)行了一系列深入研究。首先,基于錐形體構(gòu)型的高超聲速飛行器,采用牛頓-歐拉方法建立高超聲速飛行器的六自由度模型,為了便于設(shè)計(jì)其巡航飛行控制系統(tǒng),通過合理的簡化假設(shè),最終得到飛行器的縱向非線性運(yùn)動模型。在標(biāo)稱情況下,通過雅克比小擾動線性化方法得到飛行器在特定平衡點(diǎn)處的線性模型,并對其進(jìn)行了開環(huán)特性分析,發(fā)現(xiàn)該模型在復(fù)平面右半平面存在開環(huán)極點(diǎn),飛行器的縱向模型是不穩(wěn)定的,需對其開展控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。其次,采用精確反饋線性化技術(shù),通過對速度和高度分別求3階和4階導(dǎo)數(shù),實(shí)現(xiàn)了速度和高度子系統(tǒng)的解耦,得到了高超聲速飛行器的縱向逆模型,并在此基礎(chǔ)上直接設(shè)計(jì)動態(tài)...

【文章頁數(shù)】：139 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 高超聲速飛行器的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 高超聲速飛行器控制技術(shù)研究現(xiàn)狀
    1.3 論文組織結(jié)構(gòu)及章節(jié)安排
2 高超聲速飛行器的建模及分析
    2.1 引言
    2.2 高超聲速飛行器建模
        2.2.1 幾何模型及參數(shù)
        2.2.2 基本簡化假設(shè)
        2.2.3 常用坐標(biāo)系的定義
        2.2.4 坐標(biāo)系間關(guān)系及其轉(zhuǎn)換
        2.2.5 高超聲速飛行器六自由度模型
        2.2.6 氣動力及氣動力矩
    2.3 大氣環(huán)境模型
    2.4 高超聲速飛行器縱向運(yùn)動模型
        2.4.1 縱向運(yùn)動模型
        2.4.2 模型穩(wěn)定性分析
    2.5 本章小結(jié)
3 基于精確反饋線性化的高超聲速飛行器動態(tài)逆控制
    3.1 引言
    3.2 相關(guān)預(yù)備知識
        3.2.1 非線性動態(tài)逆基礎(chǔ)
        3.2.2 MIMO系統(tǒng)精確反饋線性化
    3.3 高超聲速飛行器縱向模型精確反饋線性化
    3.4 基于ESO的非線性動態(tài)逆控制器設(shè)計(jì)
        3.4.1 問題描述
        3.4.2 動態(tài)逆控制律設(shè)計(jì)
        3.4.3 擴(kuò)張狀態(tài)觀測器設(shè)計(jì)
        3.4.4 仿真驗(yàn)證
    3.5 本章小結(jié)
4 高超聲速飛行器魯棒反演控制
    4.1 引言
    4.2 相關(guān)預(yù)備知識
        4.2.1 反演法設(shè)計(jì)步驟
        4.2.2 簡單示例
    4.3 反演控制器設(shè)計(jì)
        4.3.1 控制律設(shè)計(jì)
        4.3.2 仿真驗(yàn)證
    4.4 基于LESO的高超聲速飛行器動態(tài)面控制器設(shè)計(jì)
        4.4.1 IHSTD設(shè)計(jì)
        4.4.2 線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測器設(shè)計(jì)
        4.4.3 穩(wěn)定性分析
        4.4.4 仿真驗(yàn)證
    4.5 本章小結(jié)
5 高超聲速飛行器自適應(yīng)滑模及多冪次滑�？刂�
    5.1 引言
    5.2 自適應(yīng)滑模控制器設(shè)計(jì)
        5.2.1 控制律設(shè)計(jì)
        5.2.2 穩(wěn)定性分析
        5.2.3 仿真驗(yàn)證
    5.3 含非線性干擾觀測器的多冪次滑模控制器設(shè)計(jì)
        5.3.1 控制律設(shè)計(jì)
        5.3.2 基于IHSTD的非線性干擾觀測器設(shè)計(jì)
        5.3.3 穩(wěn)定性分析
        5.3.4 仿真驗(yàn)證
    5.4 本章小結(jié)
6 考慮非匹配干擾的高超聲速飛行器抗飽和自適應(yīng)魯棒控制
    6.1 引言
    6.2 模型和問題描述
    6.3 控制器設(shè)計(jì)
        6.3.1 控制律設(shè)計(jì)
        6.3.2 穩(wěn)定性分析
        6.3.3 仿真驗(yàn)證
    6.4 本章小結(jié)
7 總結(jié)與展望
    7.1 全文總結(jié)
    7.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和參加科研情況



本文編號：3819538