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题目：
雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
高超声速飞行器显著的商业和军事应用价值，使其成为当今世界各航天大国的研究重点。由于采用了超燃冲压发动机、机体/发动机一体化、乘波体构型等先进技术，加之飞行速度大，飞行条件复杂等，高超声速飞行器与常规的飞行器具有很大的不同，其控制系统的设计更是极富挑战性。 本文针对高超声速飞行器关键的控制系统设计题目，致力于可应用于飞行器控制系统设计的高性能鲁棒自适应控制方法的研究。根据高超声速飞行器对控制系统的要求，本文重点研究了“名义控制(增益调度)+自适应增稳”的控制策略及自适应Backstepping控制策略在高超声速飞行器控制系统设计中的应用。主要的研究工作如下： 1．在充分借鉴国内外高超声速飞行器建模理论的基础上，针对机体/发动机一体化设计的乘波体构型高超声速飞行器，采用斜激波理论、普朗特-迈耶理论和瑞利流原理估算了高超声速飞行器的气动力和推力，建立了可准确描述高超声速飞行器推进系统、气动和结构之间复杂相互作用的非线性数学模型，并采用曲线拟合的方法，获得了高超声速飞行面向控制器设计的模型，同时分析了高超声速飞行器的动力学特性。 2．针对不确定的高超声速飞行器系统，结合滤波技术和最优自适应技术，提出了一种基于状态预测器的最优自适应控制方法。利用滤波技术对自适应控制信号进行滤波，滤除自适应控制信号中的高频分量，保证控制信号在低频的范围内，避免激发系统的未建模动态。利用最优自适应实现快速自适应能力，提高系统的控制性能。 3．研究了可适应系统不确定未知权值时变情形，同时可保证更好的瞬时性能的非导数自适应控制方法，针对不确定权值时变的高超声速飞行器系统，分别设计了高超声速飞行器的非导数自适应控制器和非导数最优自适应控制器。在此基础之上，结合干扰观测器和自适应神经网络的技术，提出了一种基于神经网络干扰观测器的非导数自适应控制方法，以期实现更好的控制效果。 4．针对高超声速飞行器大包线飞行情形控制器的设计，提出了一种基于切换多胞系统的自适应增稳的增益调度控制器设计方法。采用基于切换多胞系统的建模方法，建立了高超声速飞行器的不确定切换非线性系统模型，并分别基于增益调度和非导数自适应设计了高超声速飞行器大包线飞行的增益调度名义控制器和基于切换参考系统的非导数自适应控制器。基于切换系统多Lyapunov稳定理论，得到了保证飞行器大包线全局稳定的条件。 5．研究了高超声速飞行器基于Backstepping的鲁棒自适应控制器设计方法。为便于Backstepping控制方法的应用，采用增加额外执行机构的方法，消除高超声速飞行器非最小相位特征的影响。将飞行器高度子系统飞行航迹角，攻角和俯仰角速率分别作为高度，飞行航迹角和攻角的虚拟控制量逐步进行控制器的设计。针对Backstepping控制器设计过程中面临的“复杂性爆炸”题目，提出了高超声速飞行器基于DSC的鲁棒自适应Backstepping控制方法。通过在虚拟量的设计过程中增加一个一阶低通滤波器环节，从而避免了Backstepping控制器设计出现的复杂性爆炸题目，简化了控制器的设计，且易于工程实现。 6．针对高超声速飞行器Backstepping控制器设计过程中还可能面临的控制输入和中间状态约束的题目，提出一种基于指令滤波的鲁棒自适应Backstepping设计方法。通过在期望的虚拟控制量和实际可执行的虚拟控制量之间引入一个带幅值和速率约束的指令滤波器，并通过构造辅助误差系统，重新定义跟踪误差信号，从而一方面可避免虚拟控制量求导计算的复杂性爆炸题目，另一方面可处理控制输入和中间状态变量约束下的自适应稳定控制题目。 |
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发表于 2022-5-19 21:58:29
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