高超聲速飛行器的再入魯棒預測控制研究.doc
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高超聲速飛行器的再入魯棒預測控制研究, 1.78萬字 51頁原創(chuàng)作品,已通過查重系統 摘要: 高超聲速飛行器的再入控制是當今控制研究的難點和熱點,這是因為再入飛行器必須滿足惡劣的力學和熱學環(huán)境要求,才能安全返回著陸點;再入飛行走廊對動壓、過載、熱流有嚴格約束,進而控制存在氣流角、角速度狀態(tài),以及舵偏角和偏角偏轉速率等輸入...
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高超聲速飛行器的再入魯棒預測控制研究
1.78萬字 51頁 原創(chuàng)作品,已通過查重系統
摘要: 高超聲速飛行器的再入控制是當今控制研究的難點和熱點,這是因為再入飛行器必須滿足惡劣的力學和熱學環(huán)境要求,才能安全返回著陸點;再入飛行走廊對動壓、過載、熱流有嚴格約束,進而控制存在氣流角、角速度狀態(tài),以及舵偏角和偏角偏轉速率等輸入約束。不滿足這些約束,控制系統性能下降甚至導致系統不穩(wěn)定。
模型預測控制具有滾動優(yōu)化、反饋校正、模型預測等特點,是處理約束的有效控制方法之一,魯棒性強,在工業(yè)領域應用非常廣泛,但是在航天領域應用卻很少涉及。本論文圍繞高超聲速飛行器的再入預測控制進行展開,其主要研究內容包括:
1.對高超聲速飛行器的研究意義和背景進行闡述,分析了再入控制的難點;基于本體坐標系建立了高超聲速飛行器的再入動力學的模型,并且介紹了預測控制控制的基本理論和特點。
2.對高超聲速飛行器的俯仰通道進行PID控制律設計,給出了雙閉環(huán)角度和角速度調節(jié)規(guī)律。在此基礎上,采用預測控制設計控制律方法,對預測控制的各個參數如何選擇優(yōu)化進行具體分析,并且對這兩種方法的控制性能進行比較。
3.提出了基于狀態(tài)空間的約束預測控制算法,進行了收斂性和魯棒性等性能分析,通過仿真驗證進行可行性分析。
4.基于奇異攝動理論提出了內外環(huán)解耦控制系統??刂葡到y的外環(huán)姿態(tài)運動耦合較弱,在滿足角速度約束的條件下設計非線性時變預測控制跟蹤角度指令,控制律形式簡單。強耦合的內環(huán)采用動態(tài)逆跟蹤外環(huán)角速度指令,動態(tài)逆期望動力學采用PI形式提高內環(huán)的魯棒性,基于變結構抗飽和技術處理執(zhí)行結構的飽和約束。
關鍵詞:高超聲速飛行器;再入;預測控制;約束
1.78萬字 51頁 原創(chuàng)作品,已通過查重系統
摘要: 高超聲速飛行器的再入控制是當今控制研究的難點和熱點,這是因為再入飛行器必須滿足惡劣的力學和熱學環(huán)境要求,才能安全返回著陸點;再入飛行走廊對動壓、過載、熱流有嚴格約束,進而控制存在氣流角、角速度狀態(tài),以及舵偏角和偏角偏轉速率等輸入約束。不滿足這些約束,控制系統性能下降甚至導致系統不穩(wěn)定。
模型預測控制具有滾動優(yōu)化、反饋校正、模型預測等特點,是處理約束的有效控制方法之一,魯棒性強,在工業(yè)領域應用非常廣泛,但是在航天領域應用卻很少涉及。本論文圍繞高超聲速飛行器的再入預測控制進行展開,其主要研究內容包括:
1.對高超聲速飛行器的研究意義和背景進行闡述,分析了再入控制的難點;基于本體坐標系建立了高超聲速飛行器的再入動力學的模型,并且介紹了預測控制控制的基本理論和特點。
2.對高超聲速飛行器的俯仰通道進行PID控制律設計,給出了雙閉環(huán)角度和角速度調節(jié)規(guī)律。在此基礎上,采用預測控制設計控制律方法,對預測控制的各個參數如何選擇優(yōu)化進行具體分析,并且對這兩種方法的控制性能進行比較。
3.提出了基于狀態(tài)空間的約束預測控制算法,進行了收斂性和魯棒性等性能分析,通過仿真驗證進行可行性分析。
4.基于奇異攝動理論提出了內外環(huán)解耦控制系統??刂葡到y的外環(huán)姿態(tài)運動耦合較弱,在滿足角速度約束的條件下設計非線性時變預測控制跟蹤角度指令,控制律形式簡單。強耦合的內環(huán)采用動態(tài)逆跟蹤外環(huán)角速度指令,動態(tài)逆期望動力學采用PI形式提高內環(huán)的魯棒性,基于變結構抗飽和技術處理執(zhí)行結構的飽和約束。
關鍵詞:高超聲速飛行器;再入;預測控制;約束