高超声速变后掠飞行器多变量预设性能控制

本文针对高超声速变后掠飞行器姿态控制,设计了多变量预设性能与滑模相结合的控制器。首先,建立了强耦合非线性的变后掠飞行器模型,绘制了预设性能控制流程框图,并对控制器的有效性进行了论证;然后,针对飞行器的姿态角设计了预设性能函数,对误差进行同胚映射,解决了控制器设计过程中存在约束的问题,进而根据转换后的误差设计了滑模控制器及误差补偿器;最后,通过仿真验证了飞行器变后掠过程中姿态控制器的有效性,通过与滑模控制对比验证了控制器的优越性,并在风干扰的条件下验证了控制器的鲁棒性。

基于神经网络的变后掠翼飞行器自适应控制方法研究

针对变后掠翼飞行器变形过程中的姿态控制问题,利用动态逆控制原理与时标分离原则,结合神经网络能够消除误差的特性,设计了针对变后掠翼飞行器的神经网络PID自适应动态逆控制器。基于Datcom建立了变后掠翼飞行器形变量与气动的关系模型。在控制器设计中将飞行器姿态运动划分为快慢系统,并利用神经网络自适应调节PID参数以增强控制系统的控制能力。仿真结果表明,所提出的自适应控制方法相比传统的PID控制能更高效地稳定变后掠翼飞行器在变形过程中的姿态角。

基于干扰观测器的变后掠翼近空间飞行器鲁棒跟踪控制

针对变后掠翼飞行器具有多工作模式、大飞行包络的特性,本文建立了非线性多模型切换系统,并研究了机翼后掠角变化过程中对飞行高度和飞行速度的跟踪控制.为了减小姿态系统中不确定性和外部未知扰动的影响,利用非线性干扰观测器对复合干扰进行逼近并设计滑模姿态控制器,保证了良好的姿态跟踪控制效果.采用平均驻留时间方法证明了所设计的控制器能够保证切换系统的稳定性.最后,通过仿真对所提方法的有效性进行了验证.

基于干扰补偿的跨速域变后掠翼飞行器跟踪控制

面向变后掠翼飞行器在跨速域、变体过程中飞行稳定和准确跟踪需求,提出一种基于干扰补偿的跨速域变后掠翼飞行器跟踪控制方法。考虑到变体过程对飞行器气动、结构参数的影响,将变体附加力、力矩和系统不确定性视为系统未知干扰,建立变后掠翼飞行器多体动力学模型。设计非线性干扰观测器,实现对未知干扰的准确估计。定制二阶指令滤波辅助系统补偿状态约束、输入饱和影响,设计了基于干扰观测补偿的指令滤波跟踪控制器,并基于Lyapunov稳定性定理分析了所设计控制器的稳定性。通过仿真实验结果可知,所提控制算法可以保证跨速域变后掠翼飞行器对参考高度信号的准确跟踪,高度信号的稳态跟踪误差不大于0.1 m,随机参数扰动下的蒙特卡洛仿真跟踪误差不大于0.5 m,验证了所提方法的有效性和鲁棒性。所提方法在跨速域变体飞行器控制领域具有一定的工程实用性和应用前景。