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(diǎn)。與其相關(guān)的高超聲速技術(shù)的不斷發(fā)展必定對(duì)未來(lái)的軍事武器領(lǐng)域和民用商業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)生重要深遠(yuǎn)的影響。高超聲速飛行器飛行環(huán)境復(fù)雜，采用細(xì)長(zhǎng)形狀的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分析表明高超聲速飛行器的開(kāi)環(huán)動(dòng)力學(xué)特性不穩(wěn)定，且其剛體動(dòng)力學(xué)與結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)之間存在嚴(yán)重的耦合，還存在著各種不可知的不確定因素。
　　本文詳細(xì)推導(dǎo)了高超聲速飛行器的一般模型，其中包括剛性動(dòng)力學(xué)和彈性模態(tài)坐標(biāo)動(dòng)力學(xué)

2、部分，保留一般模型的彈性模態(tài)坐標(biāo)方程并做適當(dāng)簡(jiǎn)化，在一組平衡點(diǎn)處進(jìn)行線性化求出了系統(tǒng)的傳輸零點(diǎn)和極點(diǎn)，根據(jù)傳輸零點(diǎn)和極點(diǎn)分布分析了飛行器的動(dòng)力學(xué)特性。
　　對(duì)高超聲速飛行器剛體模型進(jìn)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(jì)了基于極點(diǎn)配置方法和基于LQR最優(yōu)控制方法的動(dòng)態(tài)逆控制策略。在不存在擾動(dòng)的情形下的數(shù)值仿真表明兩種動(dòng)態(tài)逆控制方法能實(shí)現(xiàn)軌跡跟蹤控制目的。同樣針對(duì)軌跡跟蹤控制問(wèn)題，設(shè)計(jì)了常規(guī)積分滑模，

3、常規(guī)滑模，有限時(shí)間積分滑模，二階終端滑模方法，仿真表明有限時(shí)間積分滑模控制對(duì)擾動(dòng)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(duì)擾動(dòng)情形，進(jìn)一步設(shè)計(jì)了滑模擾動(dòng)觀測(cè)器進(jìn)行估計(jì)，最終設(shè)計(jì)了帶滑模擾動(dòng)觀測(cè)器的二階終端滑?？刂破?，在有擾動(dòng)情形下，通過(guò)與不帶滑模擾動(dòng)觀測(cè)器情況的仿真對(duì)比，表明帶滑模擾動(dòng)觀測(cè)器的二階終端滑?？刂品椒ū炔粠У臅r(shí)候的軌跡跟蹤精度更高，調(diào)節(jié)速度更快。
　　考慮彈性振動(dòng)減弱控制