近空間可變翼飛行器多模態(tài)切換控制研究.pdf

1、近空間飛行器（Near Space Vehicle,NSV）工作在20~100km的近空間區(qū)域，具有高效費比、長滯空時間、高分辨率、強機動性等優(yōu)點，因此目前對近空間飛行器的研究工作受到世界各軍事強國的高度重視。近空間可變翼飛行器（Near Space Morphing Vehicle,NMV）不僅具有強非線性、激烈快時變、強耦合以及嚴重不確定性的特點，而且還存在小翼伸縮變化問題，因此對近空間可變翼飛行器各模態(tài)的控制以及模態(tài)切換控制的研究

2、都是極具挑戰(zhàn)性的工作。本文針對近空間可變翼飛行器的非線性模型建立、不同飛行模態(tài)以及小翼狀態(tài)下的飛行控制、不同飛行模態(tài)和小翼伸縮變化的切換控制等問題進行研究。具體研究內(nèi)容如下：
　　首先，根據(jù)國內(nèi)外公布的近空間飛行器的模型的數(shù)據(jù)，結(jié)合可變翼的特點建立具有伸縮小翼的近空間可變翼飛行器非線性模型。由于飛行器飛行環(huán)境的復(fù)雜多變的特性和不同模態(tài)飛行任務(wù)的差異，建立了大氣環(huán)境模型和不同模態(tài)的發(fā)動機推力模型，并分析飛行器的開環(huán)特性，為飛行器的飛

3、行控制和切換控制的研究奠定堅實的基礎(chǔ)。
　　其次，由于近空間飛行器飛行包絡(luò)大，不同飛行模態(tài)飛行器的特性和控制要求都具有一定的差異。因此，基于飛行任務(wù)的差異和小翼狀態(tài)對近空間可變翼飛行器的模態(tài)進行劃分，分析各模態(tài)約束條件以及小翼狀態(tài)對氣動力和力矩的影響?？紤]到滑模控制方法在處理不確定性問題的優(yōu)點以及抖振的缺點，針對反饋線性化后的等效模型，提出雙冪次趨近律滑模控制方法，并設(shè)計爬升和巡航模態(tài)的飛行控制器。本文首先從理論上證明雙冪次趨近律

4、滑?？刂品椒ǖ姆€(wěn)定性，然后通過仿真驗證證明該方法對不同飛行模態(tài)控制的有效性和魯棒性。
　　然后，考慮到模態(tài)切換時飛行狀態(tài)會發(fā)生突變，極易造成飛行器的不穩(wěn)定。因此，針對近空間可變翼飛行器爬升/巡航模態(tài)的切換過程，分析直接切換的控制效果，說明設(shè)計切換控制律的必要性。考慮到滑?？刂品椒ň哂休^好的魯棒性，提出一種基于慣性環(huán)節(jié)的雙冪次趨近律滑模切換控制算法，通過數(shù)值仿真分析該方法與傳統(tǒng)的慣性環(huán)節(jié)切換控制方法的優(yōu)劣。
　　最后，鑒于本文