无人战机大攻角机动飞行自主控制研究

发布时间：2023-05-04 02:33

　　本论文以无人战机大攻角机动飞行为背景,研究了无人战机大攻角机动飞行自主控制技术。针对其机动过程中的机体特性及飞行环境的不确定性,提出了基于扰动观测器的无人战机大攻角机动飞行非线性动态逆控制方案及模型参考滑模控制方案,考虑到无人战机的多执行机构,通过选择伪逆法和不动点法相结合及链式递增两种控制分配策略,构建了无人战机机动飞行复合控制器,并通过合理的数值仿真对两种控制方案进行了有效验证。本文的主要工作包括以下几个方面:1)分析无人战机机动飞行过程中的作用力及作用力矩,考虑气动特性及推力矢量,建立了无人战机机动飞行质心运动模型、绕质心转动模型;进而通过合理假设及系数冻结法推导了小扰动线性化控制模型。2)以F16作为无人战机气动数据参考,进而对战机气动特性、操稳特性进行了分析;设置飞行全程推力、攻角、倾侧角指令时序,设计了类Herbst机动的无人战机机动轨迹方案,通过三自由度仿真验证方案合理性。3)基于无人战机非线性动力学模型,由此根据非线性动态逆和奇异摄动理论设计了基于扰动观测器的非线性动态逆控制器,选择伪逆法和不动点法相结合的控制分配方案,构建复合控制器;在扰动/无扰动条件下对控制系统性能...

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究目的及意义
    1.2 大攻角机动飞行器发展现状
        1.2.1 俄式战机
        1.2.2 美式战机
    1.3 大攻角机动飞行控制技术研究现状
        1.3.1 非线性动态逆控制方法
        1.3.2 自抗扰反演控制方法
        1.3.3 滑模变结构控制方法
        1.3.4 鲁棒控制方法
        1.3.5 智能控制方法
    1.4 控制分配理论研究现状
    1.5 本文主要内容
第2章 无人战机飞行动力学建模
    2.1 引言
    2.2 坐标系定义及转换
        2.2.1 坐标系定义
        2.2.2 坐标系转换
        2.2.3 基本运动参数推导
    2.3 作用力/力矩分解
        2.3.1 气动力/力矩分解
        2.3.2 推力/力矩
        2.3.3 重力
    2.4 飞行动力学方程建立
        2.4.1 质心运动学方程
        2.4.2 绕质心动力学方程
        2.4.3 小扰动线性化模型
    2.5 本章小结
第3章 无人战机气动特性分析及大攻角机动轨迹设计
    3.1 引言
    3.2 无人战机气动特性分析
        3.2.1 单通道气动特性分析
        3.2.2 多通道间耦合特性分析
    3.3 大攻角机动轨迹设计
        3.3.1 类Herbst机动轨迹设计方案
        3.3.2 仿真分析
    3.4 本章小结
第4章 基于扰动观测器的无人战机大攻角机动飞行非线性动态逆控制
    4.1 引言
    4.2 基于扰动观测器的非线性动态逆控制器设计
        4.2.1 非线性控制律设计
        4.2.2 扰动观测器设计
        4.2.3 单点仿真
    4.3 基于伪逆法和不动点法的控制力矩分配策略
        4.3.1 伪逆法及不动点法简介
        4.3.2 无人战机优化控制分配策略设计
        4.3.3 仿真分析
    4.4 复合控制器数值仿真分析
        4.4.1 无扰动六自由度仿真
        4.4.2 扰动条件六自由度仿真
    4.5 本章小结
第5章 无人战机大攻角机动飞行模型参考滑模控制
    5.1 引言
    5.2 模型参考滑模控制器设计
        5.2.1 模型参考滑模控制律设计
        5.2.2 扩张状态观测器设计
        5.2.3 单点测试
    5.3 基于链式递增法的控制力矩分配方案
        5.3.1 链式递增方法原理
        5.3.2 三通道链式递增控制力矩分配方案设计
        5.3.3 仿真分析
    5.4 复合控制器仿真结果分析
        5.4.1 无扰动六自由度仿真分析
        5.4.2 有扰动六自由度仿真分析
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的学术论文
致谢



本文编号：3807776