收藏本站
《天津大学》 2012年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

高超声速飞行器的建模与控制

张红梅  
【摘要】:高超声速飞行器具有重要的战略意义和极高的应用价值.强耦合,不确定性,参数变化和独特的气动特性使得高超声速飞行器的建模和控制器设计面临严峻的挑战.本文在高超声速飞行器的建模,平衡状态研究和非线性控制器设计三个方面开展了较深入地研究,主要研究成果如下: 建立了通用高超声速飞行器(GHV)六自由度的Simulink模型.模型主要包括气动模块,推进模块,惯性模块,加速度模块,大气模块,运动方程模块,地球模块.建模时充分考虑了质量时变特性和环境参数变化,并且引进了风和紊流模块.建立了基于美国航空宇航局数据的仿真模型,为以后的研究工作提供一个仿真平台.并且,进一步讨论了GHV的开环特性. 针对含有不稳定模态的GHV平衡状态的求解问题,提出了GA-SQP混合优化求解方法.该方法基于遗传算法,根据误差积分的性能指标准则,采用混沌搜索和淘汰机制,将配平问题转化为代价函数最小值的求解问题.并且,局部搜索引入序列二次规划策略,分步求解出升降舵偏角,油门设置与迎角初始值.建立了基于Simulink的动态模型,仿真结果表明,该算法能够精确地收敛到平衡点,并具有较好的稳定性,而且与初始值无关.该算法为一类复杂非线性系统平衡状态的求解问题提供了一种实用有效的解决方法. 基于非线性动态逆策略,运用输入输出线性化技术,设计了GHV的自适应滑模鲁棒控制器.通过自适应调整增益,有效地降低了抖振,提高了系统的鲁棒性能.在一定条件下,系统可在李亚普诺夫意义下实现稳定.仿真结果证明了此方法的有效性. 提出了GHV的自适应反步滑模控制策略.基于反步方法,采用RBF的神经网络去逼近未知非线性特性的GHV系统,控制器和自适应律在李亚普诺夫意义下得到,所以可以保证系统的稳定性.进一步的,研究了带有命令滤波器方法的自适应滑模控制,不但有效地保证了参数估计的稳定性,而且有效地减少了虚拟控制导数的计算.在高超声速条件下,纵向运动的仿真结果证明了所设计控制器的有效性. 针对GHV的制导系统,基于保性能控制理论设计了鲁棒制导律.运用线性矩阵不等式方法,得到了保性能和最优保性能制导律的控制器.不同大机动情况下的仿真结果表明,与比例导引相比,保性能控制律和最优保性能控制律能成功地导引高超声速飞行器拦截机动目标.所设计的保性能控制器不但抗干扰,而且在遭遇时刻的过载较小,脱靶量小.
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:V249.1

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 胡云安;左斌;李静;;基于退火递归神经网络的极值搜索优化算法求解一类碟式飞行器平衡状态[J];兵工学报;2008年03期
2 周锐;自适应评判神经网络在微分对策中的应用[J];北京航空航天大学学报;2003年05期
3 周新红;;高超声速武器的发展与应用[J];飞航导弹;2007年02期
4 沈宏良,刘昶;飞机平衡状态的优化计算方法[J];飞行力学;2001年04期
5 朱云骥,史忠科;高超声速飞行器飞行特性和控制的若干问题[J];飞行力学;2005年03期
6 赵新超;;基于非均匀变异的进化算法对高维多峰函数的收敛性分析[J];系统科学与数学;2010年02期
7 屈香菊,李勇;一种改进的紊流风模型及其仿真算法[J];系统仿真学报;2004年01期
8 刘燕斌;陆宇平;吴在桂;;高超音速飞机模型的仿真研究[J];系统仿真学报;2007年12期
9 张友安,杨华东,顾文锦,苏身榜;空空导弹控制系统鲁棒动态逆设计[J];系统工程与电子技术;2004年08期
10 张晓宇;王子才;高伟巍;;基于ITAE准则的质量矩拦截弹鲁棒控制研究[J];系统工程与电子技术;2007年12期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 徐勇勤;高超声速飞行器总体概念研究[D];西北工业大学;2005年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 巩玉志;王士杰;武换娥;;支持向量机在深层搅拌桩复合地基承载力预测中的应用研究[J];四川建筑科学研究;2008年02期
2 杨冠鲁,李晴燕,胡欣;同步发电机监督学习神经网络励磁控制器[J];安徽大学学报(自然科学版);2005年03期
3 钱慧芳,陈增禄;非线性系统的线性控制方法研究[J];安徽大学学报(自然科学版);2005年03期
4 何朝林,王旭;证券组合模型系数的二次规划求解[J];安徽机电学院学报;2001年02期
5 朱春江;唐德善;;基于线性规划模型的农业种植业结构优化研究[J];安徽农业科学;2006年12期
6 陈永新;柯尊忠;伍德林;;精校机电液位置伺服系统的极点配置自校正控制[J];安徽农业大学学报;2012年02期
7 燕峰,李世国;汽车座椅的设计与优化[J];鞍山科技大学学报;2004年05期
8 孔祥梅;李宏光;;滑模控制中一类趋近律的改进[J];鞍山科技大学学报;2007年04期
9 智莹;;基于WEB的计算机辅助机械创新设计系统研究[J];鞍山师范学院学报;2008年04期
10 邢蹇;赵立纯;于文波;;基于营养动力学的捕食-食饵模型的极点配置[J];鞍山师范学院学报;2008年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 祝乐梅;岳宝增;;充液航天器姿态的自适应非线性动态逆控制[A];第十三届全国非线性振动暨第十届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议摘要集[C];2011年
2 姚寿广;赵晟辰;肖民;司品顺;;基于ISIGHT的柴油机连杆多学科设计优化[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年
3 王国庆;李国福;李旭渊;;基于PSO-K均值聚类的核事故应急监测点位快速确定技术研究[A];全国危险物质与安全应急技术研讨会论文集(上)[C];2011年
4 刘艳红;李春文;汤洪海;;电力系统一般非线性综合切换励磁控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 董磊;刘贤兴;孙宇新;;无轴承异步电机径向悬浮力的微分几何变结构解耦控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 张健;孙鹤旭;雷兆明;梁涛;;一种基于干扰观测器的滑模控制器设计方法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
7 ;A Fuzzy Logic Based Approach to Compensating for the Dynamic Inverse Error in the Cruise Missile TF/TA System[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
8 曲东才;徐庆九;;一种非线性系统ANN逆模型建模方案及EFRA训练算法仿真[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
9 孙玉坤;王博;丁慎平;;基于模糊神经网络α阶逆系统的发酵过程多变量解耦控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
10 李明;杨承;舒宇;;改进ε-滤波LMS算法非线性自适应逆控制系统[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张蛟龙;平面二级倒立摆的控制策略研究[D];河南理工大学;2010年
2 张小亮;非线性规划的信赖域算法[D];河南理工大学;2010年
3 苗晋玲;基于ARM的三自由度直升机嵌入式控制系统设计[D];南昌航空大学;2010年
4 韩福冬;再生混凝土基本力学性能的数理统计分析和可靠度研究[D];山东科技大学;2010年
5 郑洪波;虚拟倒立摆系统的控制研究[D];山东科技大学;2010年
6 何凤平;迟滞系统的滑模变结构控制算法研究[D];浙江理工大学;2010年
7 张力淼;农村电力网规划计算机辅助设计系统的研究[D];郑州大学;2010年
8 王岩;混凝土受氯离子侵蚀劣化的ANFIS分析[D];郑州大学;2010年
9 金彩霞;离散时间系统的自适应输出反馈镇定[D];郑州大学;2010年
10 吴国强;无人机航迹跟踪控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 马东立;大气紊流数字仿真的改进方法[J];北京航空航天大学学报;1990年03期
2 邱晓红,廖芳;无人战斗机飞行管理与控制系统分析[J];北京航空航天大学学报;2000年05期
3 王卓,钱翼稷;乘波机外形设计[J];北京航空航天大学学报;1999年02期
4 朱森元;单级入轨运输器的发射技术研究[J];导弹与航天运载技术;2001年05期
5 陈遵银,徐伟勤;导弹武器系统作战效能研究[J];导弹与航天运载技术;2001年05期
6 杨勇,王小军,唐一华,李东;重复使用运载器发展趋势及特点[J];导弹与航天运载技术;2002年05期
7 罗世彬,罗文彩,王振国;基于试验设计和响应面近似的高超声速巡航飞行器多学科设计优化[J];导弹与航天运载技术;2003年06期
8 潘腾,安复兴;VTVL高超声速航天飞行器优化气动布局研究[J];导弹与航天运载技术;1995年06期
9 罗世彬;丁猛;罗文彩;陈小前;王振国;;超燃冲压发动机二维尾喷管多目标优化设计方法研究[J];弹箭与制导学报;2004年S4期
10 张晓宇;贺有智;王子才;;质量矩拦截弹的非线性预测控制器设计[J];弹箭与制导学报;2006年S9期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 俞玮;变化风场的建模与大展弦比无人机飞行仿真[D];西北工业大学;2004年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄喜元;王青;董朝阳;;基于动态逆的高超声速飞行器鲁棒自适应控制[J];北京航空航天大学学报;2011年05期
2 王健;杜庆余;;基于模糊策略的高速飞行器滑模控制律设计[J];航天控制;2011年04期
3 王勉华;侯媛彬;刘存利;;直流调速系统的滑模变结构控制[J];电气传动;1992年05期
4 李开生;实现滑模变结构控制直流调速系统微机系统[J];广东自动化与信息工程;1995年02期
5 冯力;滑模变结构控制系统设计[J];辽宁工学院学报;1995年01期
6 赵金,杨璐,万淑芸;交流调速系统的一种改进控制算法[J];华中科技大学学报;2001年02期
7 韩思亮,汤建新,马皓;双向DC/DC变换器滑模控制新方案研究[J];电力电子技术;2004年05期
8 尹鹏军,高国琴,唐建中,陈歆;新型三平移并联机器人的模糊滑模控制[J];机床与液压;2005年08期
9 汤青波;张国新;梁建伟;;液压位置伺服系统的模糊滑模控制器设计[J];液压与气动;2006年05期
10 张达科;胡跃明;胡战虎;;低抖振非奇异终端滑模控制[J];广东工业大学学报;2007年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王军庆;王天成;;不确定混合时滞动力系统的保性能控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 刘博宇;陈东彦;;不确定仿射非线性系统的可靠保性能控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 陈云;薛安克;鲁仁全;;非线性随机时滞系统的指数H_∞保性能控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 高莹;周鑫;邹怿;;鲁棒保性能控制在投资组合决策中的应用[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 刘蕾;张国山;张红梅;左志强;;线性时滞系统的H_∞保性能控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
6 王俊玲;舒喆醒;陈亮;王忠信;;不确定性非线性离散系统的非脆弱模糊保性能控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
7 金杰;王钰涵;;不确定线性时滞系统次优保性能控制——LMI方法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
8 李炜;李亚洁;;基于LMI方法的网络化控制系统容错保性能控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
9 陈江;马皓;徐德鸿;;一种新型的正弦波逆变器[A];第二届全国特种电源与元器件年会论文集[C];2002年
10 逄海萍;王璐萍;;一类不确定仿射非线性系统的鲁棒近似最优滑模控制[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10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 黄志澄;挑战飞行极速[N];中国航天报;2004年
3 ;21世纪的航空前沿技术[N];北京科技报;2002年
4 赵彦;研究高超声速技术[N];中国航天报;2002年
5 胡滨;临近空间:一个不容忽视的焦点话题[N];解放军报;2008年
6 ;高超声速技术 引领航天运载器的革命[N];科技日报;2002年
7 商艳凯 记者 初霞;哈工大两团队跻身国家级[N];哈尔滨日报;2008年
8 马遥远;美国空军发展无人航天飞机[N];中国航空报;2009年
9 所长 王晓东 党委书记 杨旭;北京航天自动控制研究所追求卓越 以质取胜 不断创新 持续发展[N];中国航天报;2009年
10 晓丽;美国研制新型高超声速无人机武器系统[N];中国航空报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张红梅;高超声速飞行器的建模与控制[D];天津大学;2012年
2 阎妍;量化反馈滑模控制系统稳定性和行为特性研究[D];大连海事大学;2012年
3 张碧陶;智能分数阶滑模控制及系统参数整定方法的研究[D];华南理工大学;2012年
4 陈蓓;随机Markov跳跃系统的滑模控制方法研究[D];华东理工大学;2013年
5 颜闽秀;几类控制系统的若干滑模控制问题研究及应用[D];东北大学;2008年
6 项基;静态输出反馈滑模控制算法研究[D];浙江大学;2004年
7 李鹏;传统和高阶滑模控制研究及其应用[D];国防科学技术大学;2011年
8 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
9 岳伟;自主车队建模与控制研究[D];大连海事大学;2011年
10 刘之涛;非线性系统控制理论若干问题研究及其应用[D];浙江大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨岚;永磁直线电机伺服系统时变滑模控制[D];沈阳工业大学;2011年
2 孙静;模糊滑模控制的研究[D];北京化工大学;2003年
3 侯晓丽;奇异不确定时滞系统的鲁棒镇定与保性能控制[D];郑州大学;2004年
4 周颖;基于模糊滑动面的滑动模态控制方法研究[D];河北工业大学;2000年
5 马丹;延时网络控制系统的滑模控制[D];沈阳工业大学;2004年
6 王翠红;自适应模糊滑模控制的设计与分析[D];西南交通大学;2005年
7 刘斐;冷凝器清洗机器人轨迹跟踪的滑模控制方法研究[D];长沙理工大学;2010年
8 谢祖林;模糊滑模控制在伺服系统中的应用研究[D];武汉理工大学;2006年
9 朱晓丹;非线性时滞系统的保性能控制研究[D];河北科技大学;2010年
10 殷青;广义对称组合大系统的保性能控制[D];东北大学;2008年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026