基于神经网络算法的高超声速飞行器不确定性抑制方法研究

发布时间：2017-12-06 20:32

  本文关键词：基于神经网络算法的高超声速飞行器不确定性抑制方法研究

  更多相关文章： 高超声速飞行器 强耦合 不确定性 稳定性判据 径向基神经网络

【摘要】：高超声速飞行器的动力学模型具有非线性、不确定性、强耦合和弹性形变等特性,特别是在大攻角、大侧滑角机动时,不确定性以及各种耦合问题尤为显著,这大大增加了控制系统设计的难度。以往的研究工作基本是将高超声速飞行器假设为刚体,忽略了弹性模态和刚体模态之间复杂的耦合影响,这必然造成模型精确性降低,并带来控制性能下降。考虑上述复杂耦合影响并构建合适控制方法是高超声速飞行器控制问题的难点。本文将针对带有弹性模态和不确定性的高超声速飞行器,在耦合稳定性分析、非线性解耦控制以及不确定性抑制等方面进行深入的研究,设计可适应大攻角、大侧滑角机动且具有强鲁棒性的控制系统。主要研究工作和创新点为：(1)基于大量NASA相关技术报告及国外期刊文献的分析,建立了全状态六自由度高超声速飞行器Winged-Cone模型,包括：动力学模型、气动参数模型、弹性模态模型、发动机模型等。该模型较为全面和相对准确地描述了高超声速飞行器复杂的非线性、强耦合、弹性形变等特性,为后续研究提供了较为精确的模型基础。(2)根据高超声速飞行器复杂的耦合模型,提出了新型的闭环稳定性判据。与传统稳定性判据相比,增加了稳定性判断的准确性并拓展了应用环境,为解决高超声速飞行控制最基本和最重要的稳定性问题提供了新的思路。(3)采用轨迹线性化控制方法对高超声速飞行器进行精确线性化和解耦,并应用控制分配算法对控制量和操纵量进一步解耦,初步解决了气动耦合、运动耦合、惯性耦合以及控制耦合等因素对稳定性的影响。(4)基于径向基神经网络设计不确定性抑制方法,通过遗传算法优化径向基函数中心向量和求解扩展参数,并与轨迹线性化方法相结合,提高了神经网络算法的精确性和实时性。通过大量的数值仿真以及与模糊控制的对比研究,验证了本文设计的解耦控制方法的控制性能,在抑制多种不确定性因素干扰方面具有很强的鲁棒性。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V249.1;TP183

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王芳;高双林;;乘波技术在高超声速飞行器中的应用[J];国际航空;2007年04期

2 吴宏鑫;孟斌;;高超声速飞行器控制研究综述[J];力学进展;2009年06期

3 蔡亚梅;汪立萍;;美国的高超声速飞行器发展计划及关键技术分析[J];航天制造技术;2010年06期

4 陈洁;潘长鹏;吴进华;顾文锦;;高超声速飞行器非线性建模及开环特性分析[J];飞行力学;2011年03期

5 黄伟;夏智勋;;美国高超声速飞行器技术研究进展及其启示[J];国防科技;2011年03期

6 黄琳;段志生;杨剑影;;近空间高超声速飞行器对控制科学的挑战[J];控制理论与应用;2011年10期

7 时建明;王洁;;高超声速飞行器H_∞鲁棒跟踪控制研究[J];战术导弹技术;2012年05期

8 张园园;胡杨;刘志敏;李仁府;;基于Quasi-continuous高阶滑模理论的高超声速飞行器控制[J];飞机设计;2012年03期

9 凡雪灵;陈凯;;高超声速飞行器分离干扰的伴随方法分析[J];指挥控制与仿真;2013年04期

10 李文杰;牛文;张洪娜;王琳;;2013年世界高超声速飞行器发展总结[J];飞航导弹;2014年02期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 阎超;;未来的飞行器——高超声速飞行器发展展望[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展（下册）[C];2001年

2 严玲玲;李少远;;高超声速飞行器的预测控制和可视化仿真[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年

3 姚照辉;鲍文;;高超声速飞行器调节/保护多模式切换控制方法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年

4 庄益夫;陈洁;潘长鹏;;一类高超声速飞行器的建模及非线性控制[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年

5 贺杰;郑德斋;;高超声速飞行器的特点及关键技术研究[A];第九届长三角科技论坛——航空航天科技创新与长三角经济转型发展分论坛论文集[C];2012年

6 鲍文;姚照辉;常军涛;于达仁;唐井峰;;高超声速飞行器耦合动力学建模问题探讨[A];第二届高超声速科技学术会议会议日程及摘要集[C];2009年

7 鲍文;姚照辉;;高超声速飞行器调节/保护多模式切换控制方法[A];第二届高超声速科技学术会议会议日程及摘要集[C];2009年

8 谭湘敏;易建强;范国梁;;高超声速飞行器飞行特性分析及其控制研究[A];第二届高超声速科技学术会议会议日程及摘要集[C];2009年

9 谭湘敏;易建强;范国梁;;高超声速飞行器滑模自适应控制研究[A];第三届高超声速科技学术会议会议文集[C];2010年

10 孙未蒙;张靖男;郑志强;;高超声速飞行器控制技术的几个增长点[A];中国航空学会控制与应用第十二届学术年会论文集[C];2006年

中国重要报纸全文数据库 前2条

1 徐晖;美国加快高超声速飞行器研制[N];中国航空报;2009年

2 本报记者 陈龙　通讯员 王二强;“高超”：改变未来战争模式的利器[N];中国航天报;2012年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 王倩;高超声速飞行器飞行控制系统设计方法与仿真研究[D];复旦大学;2011年

2 赵林东;高超声速飞行器建模及巡航跟踪控制技术研究[D];北京理工大学;2015年

3 王融;近空间高超声速飞行器多信息融合自适应容错自主导航技术[D];南京航空航天大学;2014年

4 李乐尧;高超声速飞行器的故障诊断与容错控制技术研究[D];西北工业大学;2015年

5 陈鑫;高超声速飞行器气动—热—结构建模及模型降阶研究[D];北京理工大学;2015年

6 刘健;高超声速飞行器热防护系统热力分析边界元快速算法研究[D];大连理工大学;2016年

7 逄洪军;高超声速飞行器气动弹性建模与鲁棒变增益控制[D];哈尔滨工业大学;2016年

8 葛东明;临近空间高超声速飞行器鲁棒变增益控制[D];哈尔滨工业大学;2011年

9 张红梅;高超声速飞行器的建模与控制[D];天津大学;2012年

10 张园园;高超声速飞行器纵向模型的非线性控制方法研究[D];华中科技大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 赵彪;高超声速飞行器技术发展研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

2 朱艳明;高超声速飞行器的非线性控制[D];东北大学;2009年

3 黄广;高超声速飞行器残差自调节高精度控制算法研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

4 安昊;高超声速飞行器建模及控制方法研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

5 杨铁柱;高超声速飞行器助推分离段轨迹优化与抗扰设计[D];哈尔滨工业大学;2015年

6 易芳;高超声速飞行器分时拦截信息处理问题研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

7 许昱涵;高超声速飞行器纵向平面制导控制一体化设计[D];哈尔滨工业大学;2015年

8 金涛;高超声速飞行器轨迹优化研究[D];南京航空航天大学;2014年

9 周之;基于光纤光栅传感器的高超声速飞行器结构损伤诊断技术研究[D];国防科学技术大学;2013年

10 张浩;高超声速飞行器线性变参数建模及其鲁棒控制[D];南京航空航天大学;2015年

，

本文编号：1259902