本文關(guān)鍵詞：高超聲速飛行器有限時間滑�？刂破骱陀^測器算法研究

  更多相關(guān)文章： PID時變滑�？刂� 有限時間控制 積分滑�？刂� 剛體-彈性體建模 擾動觀測器

【摘要】：高超聲速飛行器飛行空域大,具有快時變、強不確定性、非線性以及多通道耦合等特點,為了滿足姿態(tài)控制系統(tǒng)控制精度和跟蹤性能,本文開展高超聲速飛行器有限時間滑�？刂破骱陀^測器算法研究。首先,針對傳統(tǒng)的基于PID、PD型滑模函數(shù)的控制算法存在到達段等缺點,設(shè)計PID型時變滑模控制律,實現(xiàn)全局滑模,提高系統(tǒng)魯棒性,并利用Lyapunov穩(wěn)定性定理對系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行了分析。同時,針對邊界層消抖技術(shù)帶來的控制精度降低等問題,設(shè)計有限時間滑模觀測器,并將其引入控制器設(shè)計中,用來提高系統(tǒng)跟蹤精度。其次,針對被控系統(tǒng)在PID、PD型滑模控制器作用下收斂速度慢等問題,將積分滑模和基于齊次定理的有限時間控制算法相結(jié)合,設(shè)計有限時間滑�？刂破�,加快系統(tǒng)收斂速度。同時設(shè)計加冪積分和積分滑模相結(jié)合的有限時間滑模觀測器并進行控制律補償,提高系統(tǒng)的跟蹤精度。最后,針對高超聲速飛行器彈性效應顯著,剛體、彈性體耦合嚴重等特點,進行飛行器面向控制的剛體-彈性體建模及控制方法研究。針對飛行器爬升段,設(shè)計基于超螺旋算法的有限時間滑�？刂破鲗︼w行高度和速度進行跟蹤控制,同時引入擾動觀測器進行控制律補償,提高跟蹤精度。針對機體彈性振動對剛體狀態(tài)帶來的影響,設(shè)計線性陷波濾波器進行濾波,用來提高整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。針對上述三種控制策略,搭建了再入飛行器姿態(tài)控制系統(tǒng)仿真平臺,并且驗證了本文所提控制算法的可行性以及有效性。
【關(guān)鍵詞】：PID時變滑�？刂� 有限時間控制 積分滑�？刂� 剛體-彈性體建模 擾動觀測器
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V249
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 本論文研究的目的和意義10-11
• 1.2 高超聲速飛行器的發(fā)展概況11-13
• 1.3 高超聲速飛行器姿態(tài)控制方法綜述13-15
• 1.3.1 增益調(diào)度方法13-14
• 1.3.2 SDRE控制方法14
• 1.3.3 反饋線性化14-15
• 1.3.4 滑�？刂品椒�15
• 1.4 積分/有限時間滑�？刂品椒ǜ攀�15-16
• 1.4.1 積分滑模方法16
• 1.4.2 有限時間滑模方法16
• 1.5 高超聲速飛行器彈性體控制方法概述16-17
• 1.6 擾動觀測器概述17
• 1.7 研究內(nèi)容及章節(jié)安排17-20
• 1.7.1 研究內(nèi)容17-18
• 1.7.2 章節(jié)安排18-20
• 第2章 飛行器六自由度數(shù)學建模20-40
• 2.1 引言20-21
• 2.2 坐標系定義及轉(zhuǎn)換關(guān)系21-22
• 2.3 坐標系間的關(guān)系及轉(zhuǎn)換22-24
• 2.4 飛行器六自由度非線性數(shù)學模型24-30
• 2.4.1 動力學方程25-27
• 2.4.2 運動學方程27-30
• 2.5 力系數(shù)和力矩系數(shù)30-31
• 2.5.1 作用在飛行器上的氣動力30
• 2.5.2 作用在飛行器上的力矩30-31
• 2.6 姿態(tài)控制系統(tǒng)反饋線性化處理31-36
• 2.7 彈性體模型36-38
• 2.7.1 彈性振動方程建立36-37
• 2.7.2 彈性模型建立37-38
• 2.8 本章小結(jié)38-40
• 第3章 基于有限時間積分擾動觀測器PID時變滑模姿態(tài)控制40-58
• 3.1 PID滑模姿態(tài)控制律設(shè)計40-43
• 3.2 PID時變滑模姿態(tài)控制律設(shè)計43-48
• 3.3 基于有限時間積分擾動觀測器的PID時變滑模姿態(tài)控制律設(shè)計48-52
• 3.3.1 有限時間積分擾動觀測器設(shè)計48-51
• 3.3.2 基于有限時間積分擾動觀測器的PID時變滑模控制器設(shè)計51-52
• 3.4 仿真分析52-57
• 3.5 本章小結(jié)57-58
• 第4章 基于擾動觀測器的有限時間滑模姿態(tài)控制58-72
• 4.1 有限時間積分滑模姿態(tài)控制律設(shè)計58-61
• 4.1.1 有限時間標稱控制律設(shè)計58-59
• 4.1.2 積分滑�？刂坡稍O(shè)計59-61
• 4.2 基于擾動觀測器的有限時間滑模姿態(tài)控制61-62
• 4.2.1 擾動觀測器設(shè)計61-62
• 4.2.2 基于擾動觀測器的有限時間滑模姿態(tài)控制律設(shè)計62
• 4.3 仿真分析62-69
• 4.4 本章小結(jié)69-72
• 第5章 基于有限時間擾動觀測器的彈性飛行器滑模姿態(tài)控制72-86
• 5.1 彈性飛行器滑模姿態(tài)控制律設(shè)計以及陷波濾波器設(shè)計72-76
• 5.2 基于有限時間擾動觀測器的彈性飛行器滑模姿態(tài)控制律設(shè)計76-78
• 5.2.1 擾動觀測器設(shè)計76-77
• 5.2.2 基于有限時間擾動觀測器的彈性飛行器滑模姿態(tài)控制律設(shè)計77-78
• 5.3 仿真分析78-85
• 5.4 本章小結(jié)85-86
• 結(jié)論86-88
• 參考文獻88-94
• 攻讀學位期間發(fā)表論文與研究成果清單94-96
• 致謝96

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