项目名称: 姿态气动耦合的高超声速飞行器分块建模及鲁棒控制

项目编号: No.61203081

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 自动化学科

项目作者: 刘磊

作者单位: 华中科技大学

项目金额: 25万元

中文摘要: 针对高超声速飞行器飞行姿态和气动力存在的多通道耦合、非线性、快时变等问题,在对飞行器气动特性和运动学原理的基础上,对一类面对称、高升阻比、强扰动的高超声速飞行器,寻找一种面向控制的混合分块建模方法;作为控制器设计的基础,首先对系统进行稳定性和耦合机理分析,并在所建立模型的基础上,根据模块化控制系统设计的思路,研究分块控制器设计方案;其次针对高超声速飞行器的姿态和气动力强耦合的特点,通过伪解耦和补偿降低耦合,再利用自抗扰控制方法实现对干扰的抑制,进而实现飞行器鲁棒姿态控制;而后针对各模块需要满足的性能指标,研究基于参考模型的鲁棒姿态控制方法,利用模块化的优势,降低模块内控制器设计复杂程度,同时保证各模块的控制性能指标,进而保证飞行器控制性能指标;最后分别在飞行器实时仿真机和数字计算机上建立数字仿真平台,并分别对所研究的飞行器鲁棒控制算法进行仿真验证,以检验理论研究的正确性。

中文关键词: 高超声速飞行器;气动耦合;鲁棒控制;;

英文摘要: Focus on the inherent characteristics of attitude and aerodynamic coupling, nonlinear, and fast time-variation of the hypersonic aircraft, based on the aerodynamic characteristics and kinematics, facing to a class of hypersonic aircraft with symmetry, highly lift to drag ratio, and strong disturbance, we find a kind of hybrid modularized modeling method. As the foundation for controller design, the stability and coupling mechanism of the system is analyzed firstly. And the controller design scheme for blocks is studied based on the model we built, by the modular controller design idea. Then, considering the feature of attitude and aerodynamic coupling of the hypersonic aircraft, the pseudo-decoupling and compensation method is used to reduce the coupling and the Active Disturbance Rejection Control (ADRC) method is provided to achieve the disturbance suppression, and finally to achieve the robust attitude control of the aircraft. Thirdly, aim to the performance index of each model block, a reference model based robust attitude control method is studied. By the advantage of the modularization, we can reduce the complexity of controller design inside each block, while guarantee the control performance of each block and the aircraft as well. Finally, we build the digital simulation platform on the real-time simulat

英文关键词: hypersonic vehicle;aerodynamic coupling;robust control;;

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