高超聲速飛行器是一種具有廣闊發(fā)展前景的高速飛行器,飛行器的特點即決定了其控制系統(tǒng)需要具有較高的安全性和可靠性。作為飛行器重要的執(zhí)行機構(gòu),舵面對于系統(tǒng)的穩(wěn)定性影響較大。本文針對具有控制輸入約束的高超聲速飛行器,考慮飛行器的舵面發(fā)生故障的情況,設(shè)計基于模型預(yù)測控制的容錯控制器,在實現(xiàn)對期望指令的跟蹤控制的同時,確保飛行器的安全穩(wěn)定飛行。首先,闡述了課題研究的背景及意義,并系統(tǒng)地介紹了高超聲速飛行器在國內(nèi)外的研究進展。之后,分別針對高超聲速飛行器的縱向控制研究現(xiàn)狀、模型預(yù)測控制的研究現(xiàn)狀、高超聲速飛行器舵面故障的研究現(xiàn)狀等方面進行了闡述。其次,針對高超聲速飛行器縱向巡航段模型,考慮系統(tǒng)具有控制輸入約束的限制,基于廣義模型預(yù)測控制的方法為兩個子系統(tǒng)分別設(shè)計控制器。針對舵面發(fā)生故障的情況,為高度子系統(tǒng)設(shè)計了自適應(yīng)廣義模型預(yù)測容錯控制器,實現(xiàn)了舵面故障下的容錯跟蹤控制。通過大量的仿真研究總結(jié)出在典型飛行條件下的控制器參數(shù)的選擇范圍,以確保控制器的輸出滿足系統(tǒng)控制輸入約束的條件,從而彌補了廣義模型預(yù)測控制方法對于解決控制輸入約束問題的不足。再次,在前面研究的基礎(chǔ)上,針對具有輸入約束的高超聲速飛行器縱...

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1模型預(yù)測控制基本框圖

圖1.1模型預(yù)測控制基本框圖[52]在當(dāng)前k時刻，首先基于系統(tǒng)的歷史信息和未來輸入，利用預(yù)測模型預(yù)測出未來的系統(tǒng)狀態(tài)，之后對性能指標(biāo)進行優(yōu)化求解，得到最優(yōu)控制序列，最后通過滾動優(yōu)化模塊將當(dāng)前時刻的控制量作用于被控系統(tǒng)，到下一時刻重復(fù)上述步驟，最終實現(xiàn)控制目標(biāo)。模型預(yù)測控....

圖3.1高度容錯控制子系統(tǒng)

圖3.1高度容錯控制子系統(tǒng)對于高度子系統(tǒng)而言，對飛行高度進行求導(dǎo)如下：(3.6)(3.7)(3.8)(3.9)其中，

圖3.2無故障下飛行高度階躍變化曲線

高超聲速飛行器舵面故障的模型預(yù)測容錯控制研究度變化指令為：500/cV=fts，選取控制階0kr=，預(yù)測時間6.5pT=。高度子系統(tǒng)統(tǒng)的各個狀態(tài)變量的響應(yīng)曲線如圖3.2-圖3.5所示。

圖3.3無故障下飛行速度階躍變化曲線

ckp統(tǒng)的各個狀態(tài)變量的響應(yīng)曲線如圖3.2-圖3.5所示。圖3.2無故障下飛行高度階躍變化曲線

本文編號：3915807