【摘 要】
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吸气式高超声速飞行器凭借其高速度、大射程、快机动的特点,在军事和民用领域都具有巨大的潜在价值和战略意义。但是,与传统飞行器相比,吸气式高超声速飞行器强非线性、参数不确定性、强耦合性、快时变等特性都对其控制系统设计带来了巨大的挑战。因此,本文针对高超声速飞行器存在的热点问题进行研究,重点解决:考虑模型具有快时变、不确定参数的问题和大飞行包线条件下的控制问题。主要研究内容包括:首先,得到了吸气式高超声
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吸气式高超声速飞行器凭借其高速度、大射程、快机动的特点,在军事和民用领域都具有巨大的潜在价值和战略意义。但是,与传统飞行器相比,吸气式高超声速飞行器强非线性、参数不确定性、强耦合性、快时变等特性都对其控制系统设计带来了巨大的挑战。因此,本文针对高超声速飞行器存在的热点问题进行研究,重点解决:考虑模型具有快时变、不确定参数的问题和大飞行包线条件下的控制问题。主要研究内容包括:首先,得到了吸气式高超声速飞行器面向控制的数学模型。引入了目前在吸气式高超声速飞行器控制领域广泛应用的弹性动力学模型,通过适当合理的假设,给出了吸气式高超声速飞行器的参数化模型。给出了超燃冲压发动机饱和非线性的数学表达式,为后续章节控制系统设计奠定基础。其次,针对吸气式高超声速飞行器模型参数快时变、不确定的问题,设计了基于参数上界估计的自适应控制器。以自适应控制为框架,对于飞行高度跟踪问题,通过估计不确定参数和参数向量的幅值上界,能够有效地克服不确定参数的时变特性。再次,针对吸气式高超声速飞行器大飞行包线条件下的控制问题,基于切换模型和自适应控制相结合的策略设计了控制器。考虑采用吸气式高超声速飞行器的切换模型来解决其大飞行包线特性控制问题,通过对飞行速度与攻角的划分,对不同区域分别设计了自适应跟踪控制器,并确保了吸气式高超声速飞行器各个飞行区域内控制效果,使得所设计的控制器能够适应吸气式高超声速飞行器的大飞行包线特性。最后,总结了对本文所研究的吸气式高超声速飞行器的跟踪控制问题和研究成果,并给出了今后工作的一些展望。
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