收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

空天飞行器多模型鲁棒控制研究

钱承山  
【摘要】: 空天飞行器(Aerospace Vehicle, ASV)是各国大力发展的新型航空航天飞行器之一,具有重要的军事价值和民用价值。美国等国家都制定了各自的空天飞行器研究计划,且取得了许多重大进展,而目前我国在高超声速方面尚处于起步阶段,很多关键问题还需要深入研究。ASV再入大气层过程中气动参数变化剧烈、控制精度要求高,使得控制系统设计面临许多挑战,其姿态控制系统的设计是一项非常前沿的研究课题。本文围绕这一问题,对ASV再入姿态飞行控制系统设计展开系统研究,并通过理论分析和仿真予以验证。获得的主要结果如下: 首先,重点考虑了ASV在跨大气层再入飞行时空气稀薄、气动舵面低效或失效且推力系统关机不能提供推力矢量的情况下,建立了ASV在跨大气层再入时的数学仿真模型,所建数学模型包含完整的6自由度动力学方程和运动方程。气动力和力矩系数是迎角、马赫数、高度及控制舵面偏角的函数,反作用控制系统(RCS)推进器属于开关型的,控制量可近似为常值开关型的量。开环特性分析说明整个模型能够体现出ASV复杂的非线性、耦合性以及快时变性等特点,可满足新一代高超声速飞行器轨迹优化、姿态控制等问题的概念设计和仿真研究。 其次,研究了ASV再入跨大气层飞行时的姿态控制问题,建立了ASV再入多区域T-S模糊模型,在各区域设计区域T-S模糊控制器,这样在模糊规则数相同的情况下由于模糊论域的变小从而提高了控制精度。在ASV跨大气层再入飞行时,通过RCS中的反作用发动机推力产生控制力矩来控制ASV的姿态,以补偿气动舵面操纵失效或者部分失效而引起的控制力矩不足;随着空气密度的增加,气动舵面逐步介入控制系统,RCS随之逐步退出。考虑ASV在空气稀薄、气动舵面低效或失效的情况,设计了基于反作用发动机推力的ASV再入姿态飞行控制系统。 接着,研究了ASV再入姿态广义模糊多模型跟踪控制问题,通过把一般的模糊模型等价变换到广义模糊模型,从而引入了松弛变量,可以直接求解同一组线性矩阵不等式(LMIs)就能获得全部参数的解,使得求解LMIs的可行性更大,降低了局限性。随后,考虑到ASV再入飞行中很难对各种外界干扰有足够的认识,因此提出新的基于补偿的多模型切换组合控制策略。设计非线性干扰观测器(Nonlinear Disturbance Observer, NDO)来估计外界干扰,通过相应的反馈补偿控制律削弱或抵消外界干扰。基于Lyapunov理论证明了闭环系统的稳定性,仿真结果表明新方案不仅有效且可以提高不确定条件下系统的控制性能和鲁棒性。 最后,提出一种基于局部T-S模型的非线性系统非脆弱多模型切换控制,且考虑控制器存在可加性摄动的情况下,给出了非脆弱状态反馈控制器的设计方案。将所设计方案应用到ASV再入姿态飞控系统并进行了仿真,仿真结果表明所设计方案降低了控制器对其本身参数摄动的敏感性,亦即提高了控制器的非脆弱性。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 黄国勇;甄子洋;王道波;;变推力轴线无人机的建模与机敏性分析[J];南京航空航天大学学报;2010年02期
2 王旭,许天舒,王子才;外层空间导弹非线性渐近稳定姿态控制律设计[J];航天控制;1999年04期
3 李莉;孙富春;胡叶楠;;基于自适应模糊理论的某型无人机起飞控制方法[J];电光与控制;2007年05期
4 刘鲁华;汤国建;余梦伦;;采用终端滑模控制实现交会对接逼近段姿态跟踪[J];国防科技大学学报;2008年02期
5 宁国栋;张曙光;方振平;;RLV再入初期连续滑模姿态控制律设计及仿真[J];系统仿真学报;2007年22期
6 黄海明,王荣乾;旋转碳颗粒对端头帽烧蚀的影响[J];北京交通大学学报;2005年04期
7 王勇;龚宇莲;王丽娇;;基于多输入多输出特征模型的高超声速飞行器自适应姿态控制[J];空间控制技术与应用;2011年04期
8 谢佐慰;;第七章 再入系统[J];导弹与航天运载技术;1987年11期
9 龚诚,卢广山,王永年;一类非线性系统的反馈非线性化镇定[J];航空学报;1998年01期
10 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
11 王保国;李翔;;多工况下高超声速飞行器再入时流场的计算[J];西安交通大学学报;2010年01期
12 朱光辰;;载人飞船返回舱再入着陆力学环境防护技术改进[J];航天返回与遥感;2010年05期
13 荆武兴,杨涤,吴瑶华,黄建军;柔性航天器姿态机动的时间次优反馈控制[J];中国空间科学技术;1993年06期
14 马克茂,史小平,王子才;战术导弹大机动飞行时的姿态控制[J];航天控制;1998年03期
15 王柏懿 ,徐燕侯 ,嵇震宇;电磁波在非均匀有损耗再入等离子鞘层中的传播[J];宇航学报;1985年01期
16 姚郁;王子才;;大机动飞行情况下姿态控制系统的设计[J];航天控制;1992年03期
17 史忠科;非线性系统鲁棒稳定的区间判据及其在飞行控制中的应用(英文)[J];Chinese Journal of Aeronautics;2004年02期
18 甘永梅,周凤岐,周军;运载器饱和非线性姿态控制系统稳定性分析[J];航天控制;1999年02期
19 张军;王玫;;一种高超声速飞行器的再入约束非线性控制方法[J];空间控制技术与应用;2011年03期
20 王晓东;导弹和运载火箭姿态稳定与控制技术发展的回顾和展望[J];导弹与航天运载技术;2003年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 林鑫;李飞;余西龙;陈立红;张新宇;;航天器行星再入辐射现象研究的初步设想[A];第十四届全国激波与激波管学术会议论文集(上册)[C];2010年
2 刘勇;沈毅;胡恒章;;递归神经网络自适应滤波器[A];1998年中国智能自动化学术会议论文集(上册)[C];1998年
3 王红;;非线性控制系统与状态空间的几何结构[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(上册)[C];1999年
4 贾理群;;非线性系统评价的若干方法研究[A];全国青年管理科学与系统科学论文集(第1卷)[C];1991年
5 徐建闽;欧松;韦岗;;一类非线性系统参数辨识的浮点遗传算法[A];1996年中国智能自动化学术会议论文集(下册)[C];1996年
6 胡维多;文传源;;一个非线性输入输出解耦的动态状态反馈结构[A];1992年中国控制与决策学术年会论文集[C];1992年
7 徐维鼎;;一类非线性系统的线性化[A];1993中国控制与决策学术年会论文集[C];1993年
8 邓智泉;彭兆行;;异步电动机动力反馈线性化[A];1995中国控制与决策学术年会论文集[C];1995年
9 秦滨;穆勇;杨艳梅;韩志刚;;非线性系统的直接自适应控制[A];1995中国控制与决策学术年会论文集[C];1995年
10 辛云冰;费树岷;;SISO非线性系统的状态观测器设计与综合[A];1995中国控制与决策学术年会论文集[C];1995年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 钱承山;空天飞行器多模型鲁棒控制研究[D];南京航空航天大学;2009年
2 朱凯;滑翔导弹再入制导与控制方法研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
3 刘晓华;非线性系统模糊控制研究[D];大连理工大学;2002年
4 赵峻;基于学习方法的非线性系统主动容错控制研究[D];中国矿业大学;2010年
5 何静;基于观测器的非线性系统鲁棒故障检测与重构方法研究[D];国防科学技术大学;2009年
6 苏亚坤;基于T-S模糊模型的非线性系统的控制与滤波设计[D];青岛大学;2010年
7 黄国勇;变推力轴线无人机飞行控制技术研究[D];南京航空航天大学;2009年
8 刘鹏;非线性时滞系统最优控制器的近似设计研究[D];中国海洋大学;2005年
9 黄国勇;基于Terminal滑模的空天飞行器再入鲁棒自适应控制[D];南京航空航天大学;2007年
10 张涛;非线性系统控制策略的研究[D];浙江大学;2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杜昕;载人深空飞行返回再入特性分析与制导研究[D];国防科学技术大学;2010年
2 杨欢;再入飞船等离子体鞘套对通信衰减的仿真与建模[D];南京航空航天大学;2010年
3 罗忠宝;非线性自适应逆控制在无人机自驾仪中的应用研究[D];吉林大学;2008年
4 张金栋;非线性预测控制的鲁棒性研究[D];兰州理工大学;2003年
5 贺超英;一类非线性系统的自适应控制器的设计与应用[D];湖南大学;2004年
6 路香菊;系统辨识方法的研究与仿真[D];北京化工大学;2005年
7 仲兆准;非线性系统的鲁棒无源化控制[D];南京理工大学;2005年
8 李秀英;非线性系统的模糊辨识与控制[D];黑龙江大学;2005年
9 李丽锦;基于自适应卡尔曼滤波的捷联惯导非线性对准技术研究[D];西北工业大学;2006年
10 杨志建;飞机非线性系统的预测控制理论研究[D];武汉理工大学;2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 丁 刚;中国电池再入美将成悬念[N];中国企业报;2004年
2 张军;回流书画再入藏家视野[N];中国商报;2003年
3 新华社环球财经专线分析师 李晓纬;反弹幅度有限 月末再入跌途[N];粮油市场报;2005年
4 徐毅 梁慧娴;投资邮票有风险看准时机再入市[N];山西日报;2004年
5 通讯员 廖轩;我稻草再入日本市场[N];中国国门时报(中国出入境检验疫报);2001年
6 刘静;中国改革再入攻坚年代[N];工人日报;2005年
7 李瀛寰;朗讯1.2亿CDMA再入联通[N];中国计算机报;2004年
8 毛柏银;市场再入低谷 短期恐难回升[N];中国化工报;2001年
9 曹坚;将主人骗出杀害再入户取财是否“入户”抢劫[N];检察日报;2004年
10 邓华 周毅力;十七局集团三公司火车头奖杯刚捧回五一劳动奖状再入囊[N];中国铁道建筑报;2004年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978