本文關鍵詞：基于動態(tài)結構FLN的高超聲速再入機動控制研究

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【摘要】：鑒于國際形勢日趨緊張,為了更好地滿足未來國防安全的需要,高超聲速飛行器(HSV,Hypersonic Vehicle)已成為各軍事大國研究的焦點,其在軍事領域和民用領域有著不可估量的戰(zhàn)略價值。HSV的再入機動控制問題一直是研究的熱點,其中,外界干擾及參數(shù)不確定等因素對機動過程的影響不容忽視。本文針對再入機動過程中的干擾與不確定影響,采用如下方法進行研究。首先,查找國內(nèi)外相關文獻,改進原有平面大地數(shù)學模型,使用地心慣性系下的HSV數(shù)學模型,并且簡要地給出了推導過程及思路。HSV仿射非線性方程的確定均考慮地球自轉(zhuǎn)影響,以期提高模型精度,降低模型中不確定因素的影響。其次,針對再入姿態(tài)回路的不確定和干擾問題,使用泛函連接網(wǎng)絡(FLN,Functional Link Network)設計控制器,對基礎非線性廣義預測控制方法(NGPC,Nonlinear Generalized Predictive Control)提供補償控制作用。然后,分析固定結構神經(jīng)網(wǎng)絡的缺陷,提出動態(tài)結構泛函連接網(wǎng)絡(DSFLN,Dynamic Structure Functional Link Network)控制方法優(yōu)化補償控制器。該方法采用李氏函數(shù)判據(jù)增長網(wǎng)絡,將網(wǎng)絡規(guī)模與系統(tǒng)性能有效地聯(lián)系起來,同時結合FLN的自身特點提出剪枝策略,以保證網(wǎng)絡規(guī)模盡可能精簡,增強了系統(tǒng)的實時性,網(wǎng)絡權值的更新推導自李雅普諾夫定理。仿真試驗表明,DSFLN可以根據(jù)再入過程中的不確定因素找到合適的結構以逼近干擾并提供補償控制作用,具有良好的干擾抑制能力,能夠滿足控制要求。最后,考慮干擾及不確定多表現(xiàn)為動態(tài)特性,改進提出的DSFLN方法,并結合變增益魯棒項共同構成補償控制器,為HSV再入機動控制器的設計提供了更佳的補償作用。仿真驗證過程中,同時考慮航跡角回路和姿態(tài)回路的復合干擾的影響。結果表明,本文提出的控制方法可以良好地跟蹤指令信號,完成HSV的橫向機動動作。
【關鍵詞】：高超聲速飛行器 再入機動 非線性廣義預測控制 泛函連接網(wǎng)絡 動態(tài)結構
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V448.2;TP183
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 注釋表11-12
• 縮略詞12-13
• 第一章 緒論13-23
• 1.1 研究背景、目的和意義13-14
• 1.2 高超聲速再入機動控制的研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.1 高超聲速再入機動飛行面臨的問題14-15
• 1.2.2 不確定控制方法研究15-17
• 1.3 神經(jīng)網(wǎng)絡的研究現(xiàn)狀17-21
• 1.3.1 泛函連接網(wǎng)絡（FLN）研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3.2 動態(tài)結構神經(jīng)網(wǎng)絡研究現(xiàn)狀18-21
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容21-23
• 1.4.1 本文的主要工作21
• 1.4.2 本文的創(chuàng)新點21-23
• 第二章 高超聲速飛行器再入飛行的數(shù)學模型建立23-35
• 2.1 引言23
• 2.2 高超聲速飛行器（HSV）的幾何模型和操縱23-25
• 2.3 HSV六自由度模型25-33
• 2.3.1 基本假設25
• 2.3.2 常用坐標系定義及飛行器運動參數(shù)25-27
• 2.3.3 高超聲速飛行器數(shù)學模型27-28
• 2.3.4 數(shù)學模型的推導過程28-33
• 2.4 空氣動力及力矩模型33-34
• 2.5 小結34-35
• 第三章 基于固定結構FLN的高超聲速再入姿態(tài)控制35-51
• 3.1 引言35
• 3.2 HSV再入飛行控制方案35-38
• 3.2.1 不確定非線性廣義預測控制方法35-38
• 3.2.2 復合控制策略38
• 3.3 基于固定結構FLN的高超聲速再入姿態(tài)控制器設計38-46
• 3.3.1 姿態(tài)回路仿射非線性方程39-41
• 3.3.2 姿態(tài)控制具體實施方案41-42
• 3.3.3 固定結構FLN網(wǎng)絡結構分析42-43
• 3.3.4 固定結構FLN自適應逼近器設計43-46
• 3.4 HSV再入姿態(tài)控制仿真驗證46-50
• 3.5 小結50-51
• 第四章 基于動態(tài)結構FLN的高超聲速再入姿態(tài)控制51-66
• 4.1 引言51
• 4.2 基于動態(tài)結構FLN（DSFLN）的高超聲速再入姿態(tài)控制器設計51-53
• 4.2.1 姿態(tài)回路不確定控制方法51-52
• 4.2.2 DSFLN網(wǎng)絡結構及干擾逼近原理52-53
• 4.3 動態(tài)調(diào)整結構53-56
• 4.3.1 神經(jīng)網(wǎng)絡動態(tài)結構分析53-54
• 4.3.2 增長網(wǎng)絡54-55
• 4.3.3 修整網(wǎng)絡55-56
• 4.4 穩(wěn)定性分析56-60
• 4.4.1 動態(tài)調(diào)整結構的穩(wěn)定性分析57-58
• 4.4.2 全局穩(wěn)定性分析58-60
• 4.5 HSV再入控制仿真驗證60-65
• 4.6 小結65-66
• 第五章 HSV再入機動的改進DSFLN控制器設計66-77
• 5.1 引言66
• 5.2 HSV再入機動控制系統(tǒng)設計66-69
• 5.2.1 航跡角回路仿射非線性方程66-67
• 5.2.2 再入機動控制律設計67-68
• 5.2.3 再入機動控制系統(tǒng)結構設計68-69
• 5.3 改進DSFLN機動控制器設計69-76
• 5.3.1 改進DSFLN結構69
• 5.3.2 改進DSFLN自適應逼近器設計69-73
• 5.3.3 HSV再入機動仿真驗證73-76
• 5.4 小結76-77
• 第六章 總結與展望77-79
• 6.1 本文的主要創(chuàng)新工作及貢獻77
• 6.2 展望77-79
• 參考文獻79-84
• 致謝84-85
• 在學期間的研究成果及發(fā)表的學術論文85

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本文編號：1041486