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题目：
雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
高超声速飞行器飞行速度快、经济高效、突防能力强，拥有重要的军事和经济价值，是目前各强国竞相发展的重要目标。由于较大的飞行包线、重心位置变化、复杂的空气动力学特性以及未建模动态，高超声速飞行器模型具有高度不确定性的特点，对飞行控制系统鲁棒性提出很高的要求。传统的大包线鲁棒飞行控制系统设计主要采用增益调度和鲁棒控制理论，如H∞理论和结构奇异值理论等。增益调度通过在飞行包线内选取大量的设计点，分别设计独立的控制器，而且为了减少控制器切换时对控制系统的冲击和扰动，必须使用工程化方法在控制器间进行平滑过渡，设计过程费力耗时。由H∞理论和结构奇异值理论设计的控制器结构阶次通常比较高，工程实用性较差，限制了它们在复杂飞行控制系统上的应用。针对以上题目，本文应用定量反馈理论(QFT)结合输出反馈特征结构配置(EA)对高超声速飞行器鲁棒飞行控制系统进行了设计。QFT是一种基于频率域的鲁棒控制设计方法，它在设计初始就综合考虑了被控对象的不确定性和闭环控制系统的性能要求，能够有效解决高度不确定性对象的鲁棒控制题目，设计过程简单直观，设计人员能够直接洞察控制系统复杂性与性能之间的折衷并加以改进。但是，QFT在处理多输入多输出不确定性对象的控制题目时，具有很大的保守性。特征结构配置是将QFT向多输入多输出系统推广的有效工具，特征结构配置是通过状态反馈或输出反馈对闭环系统特征值及其相应的特征向量进行配置，使系统达到预定性能要求的现代控制设计方法，当结合适当的前馈控制方法，可获得具有内部稳定性的静态解耦设计，是一种常用的飞行控制系统解耦设计手段。考虑到飞行状态不是完全可准确测量的情况，采用输出反馈特征结构配置更符合工程实际，降低飞行控制系统的复杂性。传统的QFT设计是基于图形的手工回路成形过程，由于复杂的幅值和相角关系，通过手工回路成形获得高品质的QFT控制器对设计者的经验和智慧要求很高。输出反馈特征结构配置在参数不确定性的影响下也存在着稳定性和解耦性能无法保证的题目。为克服QFT和输出反馈特征结构配置在应用中存在的题目，并简化设计过程，本文提出了基于随机鲁棒分析与设计(SRAD)的QFT控制器和输出反馈特征结构配置自动优化设计方法。这些方法通过对闭环控制系统的蒙特卡罗估计获得闭环控制系统稳定性及各项性能指标的不满足概率，作为闭环控制系统的鲁棒稳定性和鲁棒性能度量，体现了控制器设计参数在闭环系统稳定性与性能之间折衷的能力，现代优化技术的应用实现了设计过程的自动化和闭环系统鲁棒性能的最大化。通过在高超声速飞行器大包线鲁棒飞行控制系统设计上的应用，验证了自动优化设计方法的有效性。 |
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发表于 2022-8-24 18:51:54
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