高超声速飞行器线性变参数建模及其鲁棒控制

发布时间：2017-11-05 22:22

  本文关键词：高超声速飞行器线性变参数建模及其鲁棒控制

  更多相关文章： 高超声速飞行器 线性变参数 雅可比线性化 状态变换法 函数替代法 鲁棒控制

【摘要】：高超声速飞行器作为新一代的飞行器由于其具有独特的优势,是目前飞行器领域的研究热点。它采用了机身一体化设计技术,其空气动力学特性、推进系统和机体结构之间存在着极强耦合作用。飞行环境复杂,飞行高度和马赫数跨度范围大,这导致飞行器气热特性和气动特性剧烈变化,因此保证飞行器在较大包线内的飞行稳定性是至关重要的。传统的增益调度控制已经无法满足如此高的性能要求,所以有必要建立高超声速飞行器面向大包线飞行任务的综合模型。线性变参数(LPV)系统是一类非常重要的时变系统。系统LPV建模方法总体可以分为两类,一类是基于系统非线性方程通过数学变换获得LPV模型,称为分析法;另一类是实验法。分析法目前主要有三种,分别为雅可比线性化方法,状态变换法和函数替代法。本文着手建立高超声速飞行器面向控制的纵向LPV模型。首先基于动量方程建立高超声速飞行器纵向动力学模型,气动参数采用国外已经公开的文献中数据。进而对其非线性刚体模型进行适当简化,利用雅可比线性化法,建立其纵向LPV模型,简化处理后应用于高超声速飞行器的飞行控制系统设计中。利用经典的线性二次型调节方法和状态反馈H_∞控制方法针对高超声速飞行器纵向线性化模型设计鲁棒控制器,并进行仿真分析。针对高超声速飞行器气动特性剧烈变化和飞行过程中存在的各类扰动问题,基于雅可比线性化法建立的高超声速飞行器纵向LPV模型,获得其多胞表示形式并设计连续状态反馈H_∞控制器。仿真结果表明LPV控制器能够保证飞行器在整个飞行包线内具有良好的动态特性和一定的鲁棒性。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V249.1

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本文编号：1146156