自抗扰控制在飞行器姿态控制中的应用研究

发布时间：2020-06-15 04:38

【摘要】：本论文以高速飞行器为研究对象,研究在不确定干扰或模型不确定情况下的姿态控制问题,为解决具有大范围不确定性对象的姿态控制问题提供了新的技术途径。首先对先进控制方法和自抗扰控制方法的理论研究现状、发展趋势及应用情况进行了调研,根据当前的研究基础和现阶段针对特定工程应用存在的不足,提出了本论文的研究内容和方向。研究和总结了自抗扰控制的理论基础。重点对跟踪指令过渡过程设计、扩张状态观测器和误差反馈律进行了分析和算例仿真,给出了线性扩张状态观测器的参数调节规律,研究分析了自抗扰多变量解耦控制的机理。研究了传统控制方法的方案设计。忽略通道间耦合,分别进行增益参数和校正网络的设计,并进行了频域特性分析和六自由度数学仿真。传统控制系统设计方法的方案简便易行,工程适用性较强,同时对通道间的耦合作用、干扰及参数的不确定性也具有一定的鲁棒性,但当参数变化范围加大时,设计的难度也相应增大。在结合传统控制方法和自抗扰扩张状态观测器优点的基础上,研究构建了“传统控制方法+线性扩张状态观测器”的线性自抗扰控制器。研究了由添加线性扩张状态观测器所产生的自抗扰网络的频域特性,在以上研究的基础上分通道设计了线性扩张状态观测器,并以具体的特征点为例进行了频域分析,结果表明,自抗扰网络可提高控制精度,六自由度仿真结果表明,自抗扰网络具有一定的“自适应性”,与原控制方法相比,在提高控制精度时还可提升鲁棒性。研究了非线性形式的自抗扰控制器的应用。采用自抗扰多变量运动学解耦控制对每个回路分别设计控制器,给出了实际控制量和虚拟控制量之间的转换关系,应用了模型辅助的思想,充分利用模型已知信息,减小了观测器的观测压力。仿真结果表明,非线性自抗扰控制方法对大范围不确定性具有很好的适应性;对飞行过程中的意外故障也有很好的适应能力,控制器的鲁棒性比较好。
【学位授予单位】：中国航天科技集团公司第一研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V249.1

【参考文献】

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本文编号：2713906