项目名称: 基于切换系统理论的变体飞行器姿态控制系统设计研究

项目编号: No.61273083

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 自动化技术、计算机技术

项目作者: 董朝阳

作者单位: 北京航空航天大学

项目金额: 84万元

中文摘要: 变体飞行器的外形结构可随飞行环境和任务自适应变化,满足空天运输和国土防御作战需求,其有望成为新一代飞行器实现突破性发展的基础,具有十分重要的研究价值。变体飞行器控制系统设计的关键是解决大飞行包线下的姿态控制系统设计问题。为此,本项目首先引入凸包分析和聚类分析,详细地、有层次地建立变体飞行器的切换多胞系统模型,以刻画飞行包线内的动力学特性;而后,基于局部重叠切换系统概念和奇异摄动理论,开展变体飞行器的稳定性分析,定量描述飞行稳定性与参数变化速率之间的关系;最后,结合前述的稳定性分析判据以及图论理论,提出变体飞行器姿态控制系统最优综合方法,规避传统设计方法难以适应参数大范围快速变化的技术局限,提供开放的设计框架,允许工程人员继承以往成熟的设计经验。本项目力求为变体飞行器姿态控制系统设计提供一条高效、可行的途径,为我国变体飞行器控制系统的先期研制奠定良好的理论基础和工程依据。

中文关键词: 变体飞行器;姿态控制;切换系统;鲁棒控制;平均驻留时间

英文摘要: The shape of morphing vehicles is adaptively changed according to flight environment and missions. Morphing vehicles meet the demands of aviation transport and state defense, they are regarded as the foundation of next generation aircrafts and thus are worth studying thoroughly. The key of attitude control for morphing vehicles is the full envelope attitude controller design. Therefore, this project first introduces convex analysis and cluster analysis, and models the morphing vehicle as switched polytopic system in detail, to describe the flight dynamics within the full envelope. Afterward, we perform the stability analysis of the morphing vehicle based on the concept of locally overlapped switched system and singular perturbation theory. Using these techniques, we can describe the relation between the flight stability and plant parameters varying rate. Finally, we combine the aforementioned flight stability analysis results and graph theory, and propose an optimal synthesis method for attitude control system design. Different from the conventional method, the proposed method avoids the disadvantage of being hard to adapt fast varying parameters, and provides an open framework for designers to utilize previous design experiences. This project seeks for an efficient and feasible method for designing attitude con

英文关键词: morphing aircraft;attitude control;switched system;robust control;average dwell time

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