本文關(guān)鍵詞：基于動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)FLN的高超聲速再入機(jī)動(dòng)控制研究

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【摘要】：鑒于國際形勢(shì)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(diǎn),其在軍事領(lǐng)域和民用領(lǐng)域有著不可估量的戰(zhàn)略價(jià)值。HSV的再入機(jī)動(dòng)控制問題一直是研究的熱點(diǎn),其中,外界干擾及參數(shù)不確定等因素對(duì)機(jī)動(dòng)過程的影響不容忽視。本文針對(duì)再入機(jī)動(dòng)過程中的干擾與不確定影響,采用如下方法進(jìn)行研究。首先,查找國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn),改進(jìn)原有平面大地?cái)?shù)學(xué)模型,使用地心慣性系下的HSV數(shù)學(xué)模型,并且簡要地給出了推導(dǎo)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(duì)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(luò)(FLN,Functional Link Network)設(shè)計(jì)控制器,對(duì)基礎(chǔ)非線性廣義預(yù)測控制方法(NGPC,Nonlinear Generalized Predictive Control)提供補(bǔ)償控制作用。然后,分析固定結(jié)構(gòu)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的缺陷,提出動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)泛函連接網(wǎng)絡(luò)(DSFLN,Dynamic Structure Functional Link Network)控制方法優(yōu)化補(bǔ)償控制器。該方法采用李氏函數(shù)判據(jù)增長網(wǎng)絡(luò),將網(wǎng)絡(luò)規(guī)模與系統(tǒng)性能有效地聯(lián)系起來,同時(shí)結(jié)合FLN的自身特點(diǎn)提出剪枝策略,以保證網(wǎng)絡(luò)規(guī)模盡可能精簡,增強(qiáng)了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性,網(wǎng)絡(luò)權(quán)值的更新推導(dǎo)自李雅普諾夫定理。仿真試驗(yàn)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(jié)構(gòu)以逼近干擾并提供補(bǔ)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(dòng)態(tài)特性,改進(jìn)提出的DSFLN方法,并結(jié)合變?cè)鲆骠敯繇?xiàng)共同構(gòu)成補(bǔ)償控制器,為HSV再入機(jī)動(dòng)控制器的設(shè)計(jì)提供了更佳的補(bǔ)償作用。仿真驗(yàn)證過程中,同時(shí)考慮航跡角回路和姿態(tài)回路的復(fù)合干擾的影響。結(jié)果表明,本文提出的控制方法可以良好地跟蹤指令信號(hào),完成HSV的橫向機(jī)動(dòng)動(dòng)作。
【關(guān)鍵詞】：高超聲速飛行器 再入機(jī)動(dòng) 非線性廣義預(yù)測控制 泛函連接網(wǎng)絡(luò) 動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(jī)動(dòng)控制的研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.1 高超聲速再入機(jī)動(dòng)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(luò)的研究現(xiàn)狀17-21
• 1.3.1 泛函連接網(wǎng)絡(luò)（FLN）研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3.2 動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(diǎn)21-23
• 第二章 高超聲速飛行器再入飛行的數(shù)學(xué)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(shè)25
• 2.3.2 常用坐標(biāo)系定義及飛行器運(yùn)動(dòng)參數(shù)25-27
• 2.3.3 高超聲速飛行器數(shù)學(xué)模型27-28
• 2.3.4 數(shù)學(xué)模型的推導(dǎo)過程28-33
• 2.4 空氣動(dòng)力及力矩模型33-34
• 2.5 小結(jié)34-35
• 第三章 基于固定結(jié)構(gòu)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(yù)測控制方法35-38
• 3.2.2 復(fù)合控制策略38
• 3.3 基于固定結(jié)構(gòu)FLN的高超聲速再入姿態(tài)控制器設(shè)計(jì)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(shí)施方案41-42
• 3.3.3 固定結(jié)構(gòu)FLN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析42-43
• 3.3.4 固定結(jié)構(gòu)FLN自適應(yīng)逼近器設(shè)計(jì)43-46
• 3.4 HSV再入姿態(tài)控制仿真驗(yàn)證46-50
• 3.5 小結(jié)50-51
• 第四章 基于動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)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(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)FLN（DSFLN）的高超聲速再入姿態(tài)控制器設(shè)計(jì)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(luò)結(jié)構(gòu)及干擾逼近原理52-53
• 4.3 動(dòng)態(tài)調(diào)整結(jié)構(gòu)53-56
• 4.3.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)分析53-54
• 4.3.2 增長網(wǎng)絡(luò)54-55
• 4.3.3 修整網(wǎng)絡(luò)55-56
• 4.4 穩(wěn)定性分析56-60
• 4.4.1 動(dòng)態(tài)調(diào)整結(jié)構(gòu)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(yàn)證60-65
• 4.6 小結(jié)65-66
• 第五章 HSV再入機(jī)動(dòng)的改進(jìn)DSFLN控制器設(shè)計(jì)66-77
• 5.1 引言66
• 5.2 HSV再入機(jī)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jī)動(dòng)控制律設(shè)計(jì)67-68
• 5.2.3 再入機(jī)動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)68-69
• 5.3 改進(jìn)DSFLN機(jī)動(dòng)控制器設(shè)計(jì)69-76
• 5.3.1 改進(jìn)DSFLN結(jié)構(gòu)69
• 5.3.2 改進(jìn)DSFLN自適應(yīng)逼近器設(shè)計(jì)69-73
• 5.3.3 HSV再入機(jī)動(dòng)仿真驗(yàn)證73-76
• 5.4 小結(jié)76-77
• 第六章 總結(jié)與展望77-79
• 6.1 本文的主要?jiǎng)?chuàng)新工作及貢獻(xiàn)77
• 6.2 展望77-79
• 參考文獻(xiàn)79-84
• 致謝84-85
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文85

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本文編號(hào)：1041486