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：9

1

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：8

2

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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高超声速变形飞行器滑翔段在线轨迹规划

3

作者 方正 代无劫 +4 位作者 李政 贾振岳 于勇 胡俊 于剑桥 《北京理工大学学报》 北大核心 2025年第7期672-690,共19页

针对包含航路点约束的高超声速可变形飞行器在线轨迹规划问题,将序列凸优化方法与滚动规划方法相结合,提出一种考虑多阶段连续求解的基于变时域滚动规划的序列凸优化技术.首先,分析变形对飞行器气动特性的影响,并构建高超声速变形飞行... 针对包含航路点约束的高超声速可变形飞行器在线轨迹规划问题,将序列凸优化方法与滚动规划方法相结合,提出一种考虑多阶段连续求解的基于变时域滚动规划的序列凸优化技术.首先,分析变形对飞行器气动特性的影响,并构建高超声速变形飞行器气动模型以及动力学模型;针对变展长飞行器轨迹规划问题进行凸化处理及离散化处理,得到轨迹规划凸问题;采用了松弛求解技术,提出了一种信赖域松弛及终端约束松弛方法,提高了算法收敛性,并为避免控制量抖振采用控制量变化速率约束;在此基础上,为提升高超声速变形飞行器在复杂环境、大气偏差等干扰条件下的抗扰动能力,将滚动时域思想引入序列凸优化框架,提升了算法实时性与鲁棒性;最后通过轨迹规划仿真结果验证了所提方法的有效性以及变展长飞行器在轨迹规划问题上的优越性. 展开更多

关键词 高超声速变形飞行器 轨迹规划 序列凸优化 变时域滚动规划方法

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高超声速飞行器变后掠翼分布式协同控制方法

4

作者 卢庆立 孙瑞胜 +1 位作者 张振宇 陈炳荣 《宇航学报》 北大核心 2025年第6期1083-1091,共9页

针对高超声速变体飞行器变后掠翼系统中存在关节耦合、气动载荷导致的左右机翼变形不同步问题,提出一种基于径向基函数(RBF)神经网络和干扰观测器的分布式协同变形控制方案。将变后掠翼系统分解成多个单输入单输出子系统,关节耦合、气... 针对高超声速变体飞行器变后掠翼系统中存在关节耦合、气动载荷导致的左右机翼变形不同步问题,提出一种基于径向基函数(RBF)神经网络和干扰观测器的分布式协同变形控制方案。将变后掠翼系统分解成多个单输入单输出子系统,关节耦合、气动载荷等效成子系统的集总干扰,机翼的变形控制问题被改造成各驱动关节的分布式控制问题。为提高各关节间运动协同程度,设计出一种仅需交互部分关节长度信息的协同拓扑网络结构,据此构造协同误差后推导的协同变形控制律可同时消除跟踪误差和同步误差。考虑到变形翼后掠角参数未知,以关节长度作为RBF神经网络的输入对变形控制系统模型进行在线辨识。进一步,在协同控制律中引入干扰观测器的估计值以抵消集总干扰对控制系统造成的影响。仿真结果表明,所提出的分布式协同控制方法能够有效提高系统对变形指令的跟踪精度和双翼运动的同步程度。 展开更多

关键词 高超声速飞行器 变后掠翼 分布式协同控制 RBF神经网络 干扰观测器

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高超变体飞行器再入轨迹罚函数序列凸规划 被引量：1

5

作者 王仰杰 龙腾 +2 位作者 李俊志 徐广通 孙景亮 《北京航空航天大学学报》 北大核心 2025年第5期1747-1759,共13页

为实现高超声速飞行器由固定构型的单点最优向可变构型的全包线持续最优的跨越升级,设计了类乘波体变体飞行器布局与变后掠-变展长复合变形方案。在此基础上,针对高超声速变体飞行器再入轨迹规划问题求解难度大、规划耗时高的问题,提出... 为实现高超声速飞行器由固定构型的单点最优向可变构型的全包线持续最优的跨越升级,设计了类乘波体变体飞行器布局与变后掠-变展长复合变形方案。在此基础上,针对高超声速变体飞行器再入轨迹规划问题求解难度大、规划耗时高的问题,提出了自适应信赖域更新的罚函数序列凸优化方法。采用对数凸化策略凸化路径约束,提高近似精度;引入虚拟控制,对动力学等式约束进行变量替换;定制二阶锥约束,并采用罚函数方法将其加入目标函数中,引导迭代结果向可行域逼近;设计自适应信赖域更新策略,加速序列凸优化算法收敛。仿真结果表明:相比于固定构型,高超变体飞行器增程16.63%,增程效果明显;相比于hp伪谱法,所提算法求解耗时降低了89.24%,具有更高的时效性。 展开更多

关键词 高超声速变体飞行器 再入轨迹规划 对数凸化 虚拟控制 自适应信赖域

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高超声速飞行器自适应控制技术现状及发展

6

作者 陶奕轩 李子豪 黄伟 《航空兵器》 北大核心 2025年第4期29-43,共15页

未来战争呈现“智能化、多维化”的发展态势,常规控制技术难以适应宽速域飞行工况,为提升高超声速飞行器在不同工况下的飞行性能,自适应控制技术已成为各国重点研究方向之一。本文分析了高超声速飞行器及其自适应控制技术的研究现状,概... 未来战争呈现“智能化、多维化”的发展态势,常规控制技术难以适应宽速域飞行工况,为提升高超声速飞行器在不同工况下的飞行性能,自适应控制技术已成为各国重点研究方向之一。本文分析了高超声速飞行器及其自适应控制技术的研究现状,概述了模型参考法、滑模控制法、基于神经网络的自适应控制法等基本方法及其研究进展,对自适应控制方法在容错、变体、轨迹规划等方面的应用进行研究与归纳,同时阐述了国外高超声速飞行器的发展计划。自适应控制技术较好地解决了控制的迟滞问题,为容错控制、变体控制、轨迹优化等领域的相关设计提供了参考,对于提高高超声速飞行器的飞行性能和安全性具有重要意义,未来研究将注重智能化和多系统一体化的发展。 展开更多

关键词 高超声速飞行器 自适应控制 智能控制 容错控制 变体控制 轨迹优化 飞行性能

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基于高阶固定时间观测器的高超变体飞行器预设性能控制

7

作者 李毅恒 夏群利 王明凯 《系统工程与电子技术》 北大核心 2025年第5期1627-1637,共11页

针对高超声速变体飞行器模型不确定性、外部时变扰动、控制输入饱和、系统状态约束等问题,设计一种基于高阶固定时间扰动观测器的预设性能控制方法。首先,建立高超声速变体飞行器动力学模型,考虑控制量饱和问题设计抗饱和辅助函数。其次... 针对高超声速变体飞行器模型不确定性、外部时变扰动、控制输入饱和、系统状态约束等问题,设计一种基于高阶固定时间扰动观测器的预设性能控制方法。首先,建立高超声速变体飞行器动力学模型,考虑控制量饱和问题设计抗饱和辅助函数。其次,通过对观测器扰动估计项的微分扩展设计高阶固定时间扰动观测器以提高对综合扰动量的估计精度。考虑系统状态约束设计预设有限时间函数对系统跟踪误差进行约束。基于障碍李雅普诺夫函数和预设有限时间收敛理论,通过反步法设计控制器使得输出状态的跟踪误差在预设时间内收敛到原点邻域。同时,为避免对虚拟控制律连续微分导致“计算爆炸”问题,将内环时变扰动与虚拟控制律的微分视为内环综合扰动,以高阶固定时间扰动观测器的扰动估计输出作为控制律的补偿项。通过李雅普诺夫稳定性理论证明了闭环控制系统的收敛性与稳定性。最后,通过对比仿真实验证明所提方法具有收敛速度快、跟踪精度高、鲁棒性强等特点。 展开更多

关键词 高超声速变体飞行器 高阶固定时间扰动观测器 预设有限时间函数 预设性能 抗饱和辅助函数

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高超声速飞行器的LPV鲁棒变增益控制 被引量：22

8

作者 秦伟伟 郑志强 +2 位作者 刘刚 马建军 李文强 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2011年第6期1327-1331,共5页

针对高超声速飞行器复杂的气动特性和严重参数不确定的纵向非线性模型,提出了一种基于线性变参数(linear parameter varying,LPV)的鲁棒变增益控制方法。首先,采用雅克比线性化方法将非线性系统LPV化,并结合张量积(tensor-product,T-P)... 针对高超声速飞行器复杂的气动特性和严重参数不确定的纵向非线性模型,提出了一种基于线性变参数(linear parameter varying,LPV)的鲁棒变增益控制方法。首先,采用雅克比线性化方法将非线性系统LPV化,并结合张量积(tensor-product,T-P)模型转换方法进行LPV系统的多胞变换,得到LPV多胞系统;然后,采用H∞鲁棒控制和增益调度策略设计了鲁棒变增益控制器,保证高超声速飞行器的纵向稳定。该方法不仅避免了复杂的非线性控制器设计过程,而且能够有效地抑制模型参数变化。仿真结果验证了算法的有效性。 展开更多

关键词 高超声速飞行器 线性变参数 鲁棒变增益控制 H∞鲁棒控制

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高超声速飞行器耦合系统变结构控制设计 被引量：22

9

作者 周凤岐 王延 +1 位作者 周军 郭建国 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期66-71,共6页

为了解决高超声速飞行器耦合系统控制问题,将上述耦合系统表示成具有非匹配不确定性的关联大系统形式。利用关联大系统的Lyapunov稳定理论及其Riccati方程设计滑动模态及变结构控制。采用Lyapunov方法证明设计的变结构控制使得滑动模态... 为了解决高超声速飞行器耦合系统控制问题,将上述耦合系统表示成具有非匹配不确定性的关联大系统形式。利用关联大系统的Lyapunov稳定理论及其Riccati方程设计滑动模态及变结构控制。采用Lyapunov方法证明设计的变结构控制使得滑动模态满足可达条件,且关联大系统全局结构渐近稳定。根据Frobenius-Perron定理得出控制器参数选择算法。最后对于所设计的控制系统在高超声速下的倾斜转弯运动进行了仿真验证。仿真结果表明该控制系统满足高超声速飞行器稳定飞行要求。 展开更多

关键词 关联大系统 高超声速飞行器 变结构控制

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高超声速飞行器RBF神经网络滑模变结构控制 被引量：21

10

作者 王建敏 董小萌 吴云洁 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第5期103-110,共8页

针对高超声速飞行器高度非线性及强耦合的特点,提出了一种基于RBF神经网络调参的滑模变结构控制器。滑模变结构控制器能够使高超声速飞行器稳定飞行,但在系统状态到达滑模面后会产生剧烈的抖振现象,不利于工程应用。RBF神经网络在一定... 针对高超声速飞行器高度非线性及强耦合的特点,提出了一种基于RBF神经网络调参的滑模变结构控制器。滑模变结构控制器能够使高超声速飞行器稳定飞行,但在系统状态到达滑模面后会产生剧烈的抖振现象,不利于工程应用。RBF神经网络在一定条件下可以任意精度逼近非线性函数,且具有较强的自学习、自适应和自组织能力。将RBF神经网络与滑模变结构控制相结合,一定程度上能够消除滑模控制的抖振问题。在高超声速飞行器的巡航状态下,分别加入高度阶跃指令和速度阶跃指令进行了仿真。仿真结果表明,所设计的RBF神经网络滑模变结构控制器使高超声速飞行器在保证快速性、鲁棒性和抗干扰性的同时,克服了执行机构的抖振问题。 展开更多

关键词 高超声速飞行器 RBF神经网络 滑模变结构 控制 抖振

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考虑气动加热和变截面惯性矩的高超声速飞行器建模与分析 被引量：9

11

作者 苏二龙 罗建军 +3 位作者 黄兴李 闫颖鑫 方群 姜智超 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期690-697,共8页

由于高超声速飞行器弹性机体/发动机的高度一体化设计,使得此类飞行器的动力学建模与控制较为复杂,而作为控制的基础以及面向控制的总体优化设计都需要建立高精度的动力学模型。首先,建立了考虑气动加热和变截面惯性矩影响的高超声速飞... 由于高超声速飞行器弹性机体/发动机的高度一体化设计,使得此类飞行器的动力学建模与控制较为复杂,而作为控制的基础以及面向控制的总体优化设计都需要建立高精度的动力学模型。首先,建立了考虑气动加热和变截面惯性矩影响的高超声速飞行器自由梁结构弹性模型,分析了气动加热和变截面惯性矩对飞行器振型的影响,得出了气动加热对振型影响非常小且振型引起的攻角变化很小,变截面惯性矩对飞行器的振型影响较大且振型引起的攻角变化较大的结论。然后,建立了考虑气动加热和变截面惯性矩影响的自由梁高超声速飞行器动力学模型,对考虑气动加热和忽略气动加热、恒截面惯性矩和变截面惯性矩对应的动力学模型进行了零极点分布对比分析,得出了气动加热对飞行器的纵向动态特性影响很小,变截面惯性矩自由梁对应的高超声速飞行器在特征点处开环不稳定性更大和非最小相位行为约束变弱的结论。 展开更多

关键词 高超声速飞行器 气动加热 变截面惯性矩自由梁 弹性模态分析 动态特性分析

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高超声速再入滑翔飞行器的模糊变结构控制 被引量：7

12

作者 李菁菁 任章 宋剑爽 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期295-300,共6页

针对高超声速再入滑翔飞行器的再入姿态控制,设计了模糊变结构姿态控制器.根据控制系统的任务,建立了面向控制的模型.将模糊控制与滑模变结构控制的思想相融合,研究了模糊滑模变结构控制器的设计方法.通过在稳定的误差相平面内构造稳定... 针对高超声速再入滑翔飞行器的再入姿态控制,设计了模糊变结构姿态控制器.根据控制系统的任务,建立了面向控制的模型.将模糊控制与滑模变结构控制的思想相融合,研究了模糊滑模变结构控制器的设计方法.通过在稳定的误差相平面内构造稳定的滑模面,模糊控制器根据误差状态与滑模面的相对位置输出控制信号,使得系统的轨迹能趋近稳定的滑模面,从而使得误差沿着滑模面收敛到原点.将模糊滑模变结构控制方法应用于高超声速滑翔洲际飞行器,给出了再入滑翔姿态控制器的设计方案,分别对攻角、侧滑角和倾侧角设计了独立的模糊变结构控制器,提出了分段线性控制分配方法.在Matlab中进行了整个控制系统的仿真测试,验证了该方法的可行性. 展开更多

关键词 高超声速再入飞行器 模糊控制 模糊滑模变结构控制

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弹性高超声速飞行器多胞鲁棒变增益控制 被引量：2

13

作者 张科 崔建峰 吕梅柏 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期550-556,共7页

现有的高超声速飞行器控制系统设计方法在处理大包线飞行参数变动时计算复杂度较高,且较少考虑结构弹性的影响。针对上述问题,提出了一种基于张量乘积(TP)模型转换和可测状态反馈的多胞鲁棒变增益控制方法。其首先使用TP模型转换方法获... 现有的高超声速飞行器控制系统设计方法在处理大包线飞行参数变动时计算复杂度较高,且较少考虑结构弹性的影响。针对上述问题,提出了一种基于张量乘积(TP)模型转换和可测状态反馈的多胞鲁棒变增益控制方法。其首先使用TP模型转换方法获取系统的多胞模型,然后基于线性矩阵不等式求解系统的多胞鲁棒变增益控制器。在求取控制器时,为简化控制器结构及降低控制器阶数,将弹性模态视为外部干扰,仅通过实际可测的刚体状态参数作为反馈量来设计控制器。仿真结果表明,所设计的多胞鲁棒变增益控制器可实现参考指令的有效跟踪,并保证整个包线范围内弹性模态稳定。 展开更多

关键词 弹性高超声速飞行器 多胞系统 张量乘积模型转换 线性变参数

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高超声速飞行器线性变参数一体化式控制律设计 被引量：4

14

作者 杨庶 钱云霄 杨婷 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期1427-1437,共11页

针对高超声速飞行器的三维航迹控制问题,采用线性变参数(LPV)输出反馈控制和极点配置理论,基于高度-水平航迹控制概念,在马赫数包线内设计高超声速飞行器一体化式LPV控制律.该控制律不区分常规飞行控制律的内外控制回路,根据速度、高度... 针对高超声速飞行器的三维航迹控制问题,采用线性变参数(LPV)输出反馈控制和极点配置理论,基于高度-水平航迹控制概念,在马赫数包线内设计高超声速飞行器一体化式LPV控制律.该控制律不区分常规飞行控制律的内外控制回路,根据速度、高度、侧滑角和偏航角指令对飞行器纵向和横航向运动进行综合控制,在L_(2)诱导范数意义下实现飞行器三维航迹的鲁棒最优控制.在地心地固参考系内建立高超声速飞行器的数学模型,考虑地球自转、地球扁率、地球引力二阶简谐效应对飞行器运动特性的影响.通过数值仿真检验LPV控制律的控制性能,仿真结果表明:高超声速飞行器闭环系统具有D-稳定性,能够在典型机动中保持良好的航迹控制性能,并且在扰动和测量噪声下具有良好的鲁棒性. 展开更多

关键词 高超声速飞行器 高度-水平航迹控制概念 一体化式飞行控制 线性矩阵不等式 L_(2)诱导范数 线性变参数控制

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高超声速飞行器LPV鲁棒变增益控制 被引量：1

15

作者 郑总准 钟声 马爽 《导弹与航天运载技术》 CSCD 北大核心 2022年第4期50-55,共6页

针对高超声速飞行器模型的非线性姿态控制问题,提出了一种LPV鲁棒变增益控制方法。对建模误差和测量误差中的可确定信息进一步提取,描述高超声速飞行器内在的非线性和时变特性,建立了参数不确定的LPV系统模型;通过求解线性矩阵不等式的... 针对高超声速飞行器模型的非线性姿态控制问题,提出了一种LPV鲁棒变增益控制方法。对建模误差和测量误差中的可确定信息进一步提取,描述高超声速飞行器内在的非线性和时变特性,建立了参数不确定的LPV系统模型;通过求解线性矩阵不等式的凸优化问题,设计了具有自调节法则的鲁棒变增益控制律,可以有效地抑制不确定性和参数快速变化的影响,并具有良好的动态性能;通过仿真验证了控制律的有效性和鲁棒性。 展开更多

关键词 高超声速飞行器 LPV系统 鲁棒变增益控制

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高超声速滑翔飞行器变轨段自适应跟踪制导方法

16

作者 何睿智 刘鲁华 +1 位作者 汤国建 包为民 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期99-104,共6页

针对高超声速滑翔飞行器变轨段大偏差条件下的标准轨迹跟踪问题,提出一种基于权值矩阵自适应修正的变轨段跟踪制导方法。分析了变轨段主要控制方式和标准轨迹特性;将简化的纵向运动方程在标准轨迹附近线性化;采用将误差项引进线性二次... 针对高超声速滑翔飞行器变轨段大偏差条件下的标准轨迹跟踪问题,提出一种基于权值矩阵自适应修正的变轨段跟踪制导方法。分析了变轨段主要控制方式和标准轨迹特性;将简化的纵向运动方程在标准轨迹附近线性化;采用将误差项引进线性二次型性能指标加权矩阵的方式,设计了改进的权值自适应修正跟踪制导方法。CAV-H飞行器仿真分析表明,该方法能够实现高超声速滑翔飞行器变轨段高精度自适应跟踪制导,对初始及过程偏差具有良好的鲁棒性。 展开更多

关键词 高超声速滑翔飞行器 变轨段 权值矩阵修正 自适应跟踪制导

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高超声速飞行器的鲁棒变增益跟踪控制器设计

17

作者 叶丹 米艳欣 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期1673-1677,共5页

针对含有时变不确定参数的高超声速飞行器模型,提出了一种新颖的鲁棒变增益跟踪控制方法.该方法可以解决传统固定增益鲁棒控制器难以处理时变大摄动的难题,进而提高高超声速飞行器的鲁棒性和抗干扰能力.跟踪控制器设计条件在鲁棒优化技... 针对含有时变不确定参数的高超声速飞行器模型,提出了一种新颖的鲁棒变增益跟踪控制方法.该方法可以解决传统固定增益鲁棒控制器难以处理时变大摄动的难题,进而提高高超声速飞行器的鲁棒性和抗干扰能力.跟踪控制器设计条件在鲁棒优化技术框架中给出,同时控制器增益按照所设计的切换律而变化.所提出的设计方法在保证高超声速飞行器鲁棒稳定性的同时,也实现了飞行器对指令信号的跟踪.最后,针对高超声速飞行器的仿真结果进一步验证了方法的有效性. 展开更多

关键词 高超声速飞行器 时变不确定参数 变增益控制器 跟踪控制 鲁棒控制

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高超声速飞行器的LPV变增益状态反馈H_∞控制 被引量：18

18

作者 王明昊 刘刚 +1 位作者 赵鹏涛 杨述华 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期488-495,共8页

针对高超声速飞行器模型高度非线性、强耦合的特点,提出了一种多胞形线性变参数系统(LinearParameter Varying,LPV)变增益状态反馈H∞控制器的设计方法。首先在感兴趣的变参数轨迹上选取若干个平衡点进行雅克比线性化并拟合得到LPV模型... 针对高超声速飞行器模型高度非线性、强耦合的特点,提出了一种多胞形线性变参数系统(LinearParameter Varying,LPV)变增益状态反馈H∞控制器的设计方法。首先在感兴趣的变参数轨迹上选取若干个平衡点进行雅克比线性化并拟合得到LPV模型,将其离散化后存储于一张量中,然后利用高阶奇异值分解(HigherOrder Singular Value Decomposition,HOSVD),舍去较小和等于0的奇异值及对应的特征向量对其进行降秩重构处理,得到了有限个LTI多胞顶点系统。在对各顶点进行状态反馈控制器设计时,为降低保守性,通过引入松弛变量,将Lyapunov函数矩阵与系统矩阵解耦,从而可以在不同的点使用不同的Lyapunov函数矩阵,以此得到依赖变参数进行增益在线调节的控制器。最后的仿真结果表明了所设计的控制器能够使系统较快地跟踪指令信号,并具有一定的鲁棒性能。 展开更多

关键词 高超声速飞行器 变增益LPV系统 张量 高阶奇异值分解 状态反馈

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基于变增益观测器的高超声速飞行器输出反馈控制 被引量：6

19

作者 王锦 张伸 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期543-553,共11页

针对吸气式高超声速飞行器飞行控制问题,提出一种基于变增益观测器的双回路非线性输出反馈控制方案。首先,为解决部分状态信号不可直接测量的问题,设计了一种可变增益状态观测器。通过状态变换将飞行器模型变换为双回路形式,并设计自适... 针对吸气式高超声速飞行器飞行控制问题,提出一种基于变增益观测器的双回路非线性输出反馈控制方案。首先,为解决部分状态信号不可直接测量的问题,设计了一种可变增益状态观测器。通过状态变换将飞行器模型变换为双回路形式,并设计自适应的观测器增益系数在保证其稳定性的同时提高鲁棒性。在此基础上,将高超声速飞行器本体模型与所设计的观测器一起构成新的严反馈系统,结合反步法与动态面设计控制器。另外,引入扩张状态观测器补偿系统观测误差及耦合项。利用Lyapunov理论证明了闭环系统的一致有界稳定。最后,在不同情况下的数值仿真校验了所提控制方案在存在较大参数不确定情况下可获得理想的指令跟踪效果。 展开更多

关键词 高超声速飞行器 变增益观测器 输出反馈 扩张状态观测器

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面向一体化设计的高超声速飞行器变参建模方法 被引量：1

20

作者 汤佳骏 曹瑞 +3 位作者 刘燕斌 陆宇平 朱鸿绪 衣春轮 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期1320-1328,共9页

为本体-控制一体化设计提供有效模型,有助于解决高超声速飞行器控制与外形优化问题。针对直接基于非线性模型进行一体化设计难度大和采用简单的线性模型无法反映飞行器在大包线飞行的动态特性的问题,本文提出面向一体化设计的高超声速... 为本体-控制一体化设计提供有效模型,有助于解决高超声速飞行器控制与外形优化问题。针对直接基于非线性模型进行一体化设计难度大和采用简单的线性模型无法反映飞行器在大包线飞行的动态特性的问题,本文提出面向一体化设计的高超声速飞行器变参代理建模方法,为高超声速飞行器本体-控制一体化优化设计提供精确的本征模型。该方法是包含建模与模型校验的一套完整流程,通过参数分类决策减小建模过程计算量,最终建立包含飞行条件、本体特征等多参数的线性变参代理模型。将提出的建模方法应用于参考飞行器,仿真验证了所建模型能良好表征原对象的非线性特性。 展开更多

关键词 本体-控制一体化 高超声速飞行器 变参代理模型 间隙度量 参数分类决策 大包线飞行 模型校验

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