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高超声速变外形飞行器固定时间抗饱和控制
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作者 韦常柱 顾鑫 李玉龙 《宇航学报》 北大核心 2025年第4期731-740,共10页
针对受全状态约束、输入饱和、参数不确定性和变形附加扰动等条件影响下的高超声速变体飞行器控制系统设计问题,提出一种自适应固定时间控制方法。首先,利用反步法控制框架,结合障碍Lyapunov函数及固定时间稳定理论,设计了固定时间控制... 针对受全状态约束、输入饱和、参数不确定性和变形附加扰动等条件影响下的高超声速变体飞行器控制系统设计问题,提出一种自适应固定时间控制方法。首先,利用反步法控制框架,结合障碍Lyapunov函数及固定时间稳定理论,设计了固定时间控制律,从而有效处理全状态约束问题,加快收敛速度并使收敛时间不受初始偏差影响。同时,设计自适应扰动估计律和抗饱和补偿器,有效降低了因参数不确定性、未知变形动态耦合扰动及控制输入饱和对系统带来的不利影响。最后,基于Lyapunov理论,证明了控制律可使姿态控制误差在约束范围内实现固定时间收敛。六自由度仿真验证了所设计的自适应固定时间控制方法的有效性。 展开更多
关键词 变外形飞行器 固定时间控制 障碍Lyapunov函数 抗饱和控制
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高超声速变外形飞行器建模与固定时间预设性能控制 被引量:8
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作者 曹承钰 李繁飙 +2 位作者 廖宇新 殷泽阳 桂卫华 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期486-504,共19页
以一种折叠式高超声速变外形飞行器(Hypersonic morphing vehicle, HMV)为研究对象,综合考虑变形引起的气动特性、动力学特性的动态变化和模型不确定性、外部干扰的影响,开展飞行器建模与固定时间预设性能控制方法研究.首先,建立高超声... 以一种折叠式高超声速变外形飞行器(Hypersonic morphing vehicle, HMV)为研究对象,综合考虑变形引起的气动特性、动力学特性的动态变化和模型不确定性、外部干扰的影响,开展飞行器建模与固定时间预设性能控制方法研究.首先,建立高超声速变外形飞行器的运动模型和姿态控制模型;然后,采用固定时间干扰观测器实现对模型不确定性和外部干扰构成的复合总扰动的精确估计,并设计一种新型固定时间预设性能函数以定量描述期望性能约束,在此基础上,基于预设性能控制架构并结合动态面控制技术设计预设性能姿态控制器,利用Lyapunov稳定性理论证明闭环系统的固定时间稳定性;最后,通过数值仿真验证所提出方法的有效性和鲁棒性. 展开更多
关键词 高超声速变外形飞行器 固定时间 预设性能 干扰观测器 动态面控制
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高超声速变外形飞行器建模与有限时间控制 被引量:6
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作者 张远 黄万伟 +2 位作者 路坤锋 白文艳 于江龙 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期1979-1993,共15页
针对高超声速变外形飞行器变形带来的参数摄动大、变形过程建模难、外界干扰复杂等大不确定问题,研究了一类可变后掠飞行器建模与姿态控制问题,设计了一种有限时间控制方案。针对变外形飞行器建立了带有变形量的面向姿态控制的三自由度... 针对高超声速变外形飞行器变形带来的参数摄动大、变形过程建模难、外界干扰复杂等大不确定问题,研究了一类可变后掠飞行器建模与姿态控制问题,设计了一种有限时间控制方案。针对变外形飞行器建立了带有变形量的面向姿态控制的三自由度模型,该模型能够反映出变外形飞行器的内在影响。分析了变外形飞行器在典型状态下的气动特征,并给出了连续变形关键气动数据可行处理方案。针对可连续变形的飞行器设计了一套有限时间控制方案,并证明了系统稳定性。进一步考虑控制律中用到的指令微分项,设计了有限时间指令收敛滤波器。利用扩张状态观测器,估计不易测量状态和“综合扰动”。以考虑复杂干扰下的高超声速变外形飞行器为对象进行仿真,结果表明:所设计的控制方案可解决不同变形速率下、存在复合干扰的飞行器姿态控制问题。 展开更多
关键词 高超声速变外形飞行器 气动特性分析 有限时间控制 有限时间滤波器 扩张状态观测器
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基于变精度模型的变外形飞行器弹道优化 被引量:2
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作者 王健磊 陈晓宇 +3 位作者 洪厚全 李春娜 龚春林 付俊兴 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期618-627,共10页
变外形飞行器在飞行过程中可以根据需要灵活改变自身的气动外形以适应飞行条件的变化,与传统的固定外形飞行器相比,具有非常明显的优势。针对一种机翼后掠角和轴向位置可改变的变外形飞行器,提出了基于变精度模型的求解流程,并对其最优... 变外形飞行器在飞行过程中可以根据需要灵活改变自身的气动外形以适应飞行条件的变化,与传统的固定外形飞行器相比,具有非常明显的优势。针对一种机翼后掠角和轴向位置可改变的变外形飞行器,提出了基于变精度模型的求解流程,并对其最优弹道和变形规律进行了研究。将攻角、马赫数、后掠角和机翼轴向位置定义为生成训练数据的变量,建立了满足精度条件的变精度Kriging模型来预测飞行器的气动性能。将该模型作为hp自适应伪谱法的气动输入,建立了变形规律优化求解流程,并分别对固定翼飞行器和变外形飞行器以最少燃料消耗为目标进行弹道优化。在满足飞行任务要求的同时,实现了变形参数、攻角和发动机控制参数等控制量的同时优化,结果表明变外形飞行器的爬升、下降效率较高,最优弹道具有明显的优势。同时,所提出的研究流程具有通用性,可以有效降低变外形飞行器的CFD计算成本,提高变外形飞行器弹道优化效率。 展开更多
关键词 变外形飞行器 精度模型 弹道优化 hp自适应伪谱法 形规律
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基于DDPG的变外形航天飞行器碰撞规避的轨迹规划方法
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作者 丁天雲 夏逸 +2 位作者 梅泽伟 邵星灵 刘俊 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期3903-3914,共12页
针对变外形航天飞行器制导与变形决策强耦合问题,提出了基于深度确定性策略梯度(Deep Deterministic Policy Gradient,DDPG)变外形碰撞规避的轨迹规划方法。依托变形参量建立变外形航天飞行器运动学模型,设计具有射程误差校正功能的纵... 针对变外形航天飞行器制导与变形决策强耦合问题,提出了基于深度确定性策略梯度(Deep Deterministic Policy Gradient,DDPG)变外形碰撞规避的轨迹规划方法。依托变形参量建立变外形航天飞行器运动学模型,设计具有射程误差校正功能的纵向制导律和基于视线角偏差的横向制导律,实现绕飞障碍物并保证制导精度。建立适用于连续变外形的马尔可夫决策模型,以攻角、马赫数以及飞行器与障碍物的相对距离为状态空间,设计考虑碰撞的势场惩罚函数及满足制导精度的奖励函数,并构建DDPG网络实现状态空间到动作的尺度变换,得到最优外形决策指令。仿真结果表明:与固定外形航天飞行器相比,通过对外形最优决策,提高了航天飞行器制导精度和横向避障能力,降低了对机载雷达感知能力的要求,节省了感知成本。 展开更多
关键词 外形航天飞行器 深度确定性策略梯度 智能决策 轨迹规划 碰撞规避
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高超声速飞行器控制技术研究进展与展望 被引量:27
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作者 张远 黄旭 +2 位作者 路坤锋 白文艳 黄万伟 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期866-879,共14页
针对一类包含可变构型在内的高超声速飞行器的难点,分析了工程应用需求,综述了几类典型的非线性控制方法的研究进展。首先针对高超声速飞行器的几类常见研究模型,总结了模型来源及特点;其次,以实际工程需求为出发点,分析了此类飞行器的... 针对一类包含可变构型在内的高超声速飞行器的难点,分析了工程应用需求,综述了几类典型的非线性控制方法的研究进展。首先针对高超声速飞行器的几类常见研究模型,总结了模型来源及特点;其次,以实际工程需求为出发点,分析了此类飞行器的控制难点及对于控制系统能力提出的需求;再者,总结了高超声速飞行器几种典型非线性控制及智能控制研究的基本情况和进展,并给出了各类控制方案的框架;最后,面向未来任务形式多样化、环境复杂化的飞行器控制,讨论了可以进一步研究的问题和方向。 展开更多
关键词 高超声速飞行器 高超声速变外形飞行器 非线性控制 容错控制 智能控制
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