高超聲速飛行器建模與軌跡跟蹤控制方法.pdf

1、高超聲速飛行器是一種不同于傳統(tǒng)航空航天器的特殊飛行器，具有飛行速度高的突出特點。與其相關(guān)的高超聲速技術(shù)的不斷發(fā)展必定對未來的軍事武器領(lǐng)域和民用商業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)生重要深遠的影響。高超聲速飛行器飛行環(huán)境復雜，采用細長形狀的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計，分析表明高超聲速飛行器的開環(huán)動力學特性不穩(wěn)定，且其剛體動力學與結(jié)構(gòu)動力學之間存在嚴重的耦合，還存在著各種不可知的不確定因素。
　　本文詳細推導了高超聲速飛行器的一般模型，其中包括剛性動力學和彈性模態(tài)坐標動力學

2、部分，保留一般模型的彈性模態(tài)坐標方程并做適當簡化，在一組平衡點處進行線性化求出了系統(tǒng)的傳輸零點和極點，根據(jù)傳輸零點和極點分布分析了飛行器的動力學特性。
　　對高超聲速飛行器剛體模型進行輸入輸出線性化處理，得到了解耦的線性模型，采用得到的線性模型分別設(shè)計了基于極點配置方法和基于LQR最優(yōu)控制方法的動態(tài)逆控制策略。在不存在擾動的情形下的數(shù)值仿真表明兩種動態(tài)逆控制方法能實現(xiàn)軌跡跟蹤控制目的。同樣針對軌跡跟蹤控制問題，設(shè)計了常規(guī)積分滑模，

3、常規(guī)滑模，有限時間積分滑模，二階終端滑模方法，仿真表明有限時間積分滑?？刂茖_動具有一定的的魯棒性，二階終端滑模控制比常規(guī)滑?？刂凭哂懈斓恼{(diào)節(jié)速度和更高的控制精度。針對擾動情形，進一步設(shè)計了滑模擾動觀測器進行估計，最終設(shè)計了帶滑模擾動觀測器的二階終端滑?？刂破鳎谟袛_動情形下，通過與不帶滑模擾動觀測器情況的仿真對比，表明帶滑模擾動觀測器的二階終端滑模控制方法比不帶的時候的軌跡跟蹤精度更高，調(diào)節(jié)速度更快。
　　考慮彈性振動減弱控制