高超聲速橫向機(jī)動(dòng)非線性控制算法及驗(yàn)證平臺(tái)設(shè)計(jì).pdf

1、鑒于日趨緊張的國(guó)際形勢(shì)以及為滿足未來(lái)國(guó)防安全的需要，高超聲速飛行器(HSV）已成為各軍事大國(guó)的研究焦點(diǎn)，其在軍事領(lǐng)域和民用領(lǐng)域有著不可估量的戰(zhàn)略及應(yīng)用價(jià)值。高超聲速飛行器的橫向機(jī)動(dòng)控制系統(tǒng)作為其飛行控制系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)提高其軍事生存能力起著至關(guān)重要的作用。然而，復(fù)雜的飛行環(huán)境、多變的干擾以及舵面偏轉(zhuǎn)飽和等問(wèn)題，使得HSV再入橫向機(jī)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)充滿了挑戰(zhàn)。圍繞上述問(wèn)題，本文開(kāi)展了相應(yīng)的研究工作：
　　首先，建立高超聲速飛行

2、器再入機(jī)動(dòng)數(shù)學(xué)模型。針對(duì)其強(qiáng)非線性、強(qiáng)耦合性和快時(shí)變的特點(diǎn)，參考BTT控制方式，通過(guò)對(duì)航跡和姿態(tài)角回路的控制實(shí)現(xiàn)了HSV的無(wú)側(cè)滑橫向機(jī)動(dòng)轉(zhuǎn)彎飛行。
　　其次，針對(duì)機(jī)動(dòng)過(guò)程中的不確定及干擾問(wèn)題，本文提出改進(jìn)滑模干擾觀測(cè)器(ISMDO）來(lái)對(duì)參數(shù)不確定及外界干擾進(jìn)行估計(jì)，在此基礎(chǔ)上，提出了基于ISMDO的非線性廣義預(yù)測(cè)控制（NGPC）方法，將其應(yīng)用在高超聲速飛行器的橫向機(jī)動(dòng)控制系統(tǒng)中，經(jīng)仿真驗(yàn)證，取得了良好的控制效果。
　　然后，

3、針對(duì)高超聲速飛行器再入機(jī)動(dòng)過(guò)程中舵面偏轉(zhuǎn)飽和的問(wèn)題，提出了外部anti-windup補(bǔ)償系統(tǒng)結(jié)合NGPC的控制策略來(lái)緩解或消除其對(duì)系統(tǒng)的不良影響。經(jīng)仿真驗(yàn)證，該方法確實(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)氣動(dòng)舵面偏轉(zhuǎn)飽和的控制補(bǔ)償作用，進(jìn)而為高超聲速飛行器橫向機(jī)動(dòng)飛行的順利進(jìn)行提供了保障。
　　最后，搭建了用于驗(yàn)證高超聲速飛行器控制算法的半實(shí)物仿真平臺(tái)。硬件上，完成了高超聲速飛行器實(shí)時(shí)仿真計(jì)算機(jī)、飛行控制計(jì)算機(jī)、監(jiān)控計(jì)算機(jī)與物理舵機(jī)的相互通信，構(gòu)成了硬件的