面向吸气式高超声速飞行器弹性体的精确姿态控制研究

基本信息
批准号:61873206
项目类别:面上项目
资助金额:16.00
负责人:许斌
学科分类:
依托单位:西北工业大学
批准年份:2018
结题年份:2019
起止时间:2019-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:李爱军,凡永华,陈杰,杨婷,郭雨岩,程怡新,张媛,王霞,寿莹鑫
关键词:
静不稳定自适应学习控制高超声速飞行器控制刚柔耦合预设姿态限制
结项摘要

The safety of hypersonic flight is greatly affected by the strong coupling between elastic deformation and rigid modes, and the unstable zero dynamics caused by the non-minimum-phase system. Meanwhile, to ensure good scramjet inlet environment, the rigorous requirement is raised on precise attitude control that the dynamic error should be made sure to fall in ±5°. To deal with the above-mentioned problems, toward achieving fast adaptation and prescribed attitude performance, this project focused on the controller design for unstable flexible non-minimum-phase hypersonic flight vehicle. Firstly, the specific design for unstable zero dynamics caused by non-minimum-phase system will be presented to ensure the flight safety. Secondly, to fulfill the fast adaption of flying with hypersonic speed, the composite learning algorithm will be proposed by incorporating information of modeling error or disturbance estimation. Thirdly, the prescribed performance attitude control will be studied to guarantee the transient response to fulfill good scramjet inlet environment. The proposed adaption laws and controllers will be verified via simulation platform. Through this project, it is supposed to provide new progress for control of hypersonic flight vehicle with flexible effects and non-minimum phase to enhance flight safety and guarantee precise control performance.

弹性形变与刚体模态之间存在的动力学强耦合以及非最小相位特性带来的不稳定零动态使得高超声速飞行的安全性受到极大影响,同时动力装置超燃冲压发动机良好进气对精确控制提出高要求,需要姿态动态误差小于±5°。本项目针对不稳定高超声速飞行器研究非最小相位弹性体控制,实现智能快速自适应学习以及姿态预设性能跟踪。首先,考虑非最小相位特征实现不稳定零动态的有效控制;其次,利用建模误差以及扰动观测等实现不确定情形下的高超声速飞行快速自适应学习;再次,考虑超燃冲压发动机工作需求研究姿态预设性能控制,实现所需姿态动态响应;最终,通过仿真验证所给出的控制器设计方法。通过该项目研究,将在静不稳定弹性高超声速飞行器的安全飞行以及精确控制方面取得一定进展。

项目摘要

该项目面向高超声速飞行器动力特点、环境特点、飞行器外形特点,开展了高精度姿态控制、弹性体鲁棒控制以及非最小相位控制等一系列问题研究。.(1)针对弹性体存在的模态耦合开展了基于奇异摄动分解的动力学分解,具体分析系统时标特性进行系统分解获取快慢子系统;针对快系统设计滑模控制,针对慢系统设计滑模控制,最终进行控制合成实现弹性体的稳定控制。.(2)针对非最小相位特性开展了基于输出重定义的鲁棒切换控制,通过系统相对阶分析给出了重定义设计,得到输入输出子系统,并根据动力学特征开展了状态监测的鲁棒滑模智能控制设计保证了系统的快速收敛和精细调整。.(3)针对超燃冲压发动机对姿态控制的要求,开展了攻角约束的下的鲁棒设计,具体考虑攻角的约束特征通过虚拟控制量限制以及误差鲁棒控制保证攻角控制在预定范围内实现了高精度姿态控制,保证了系统任务的有效完成。.通过该项目研究发表9篇SCI论文,包括IEEE神经网络汇刊、IEEE SMC:Systems汇刊等;获得授权发明专利3项。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

端壁抽吸控制下攻角对压气机叶栅叶尖 泄漏流动的影响

端壁抽吸控制下攻角对压气机叶栅叶尖 泄漏流动的影响

DOI:
发表时间:2020
2

基于公众情感倾向的主题公园评价研究——以哈尔滨市伏尔加庄园为例

基于公众情感倾向的主题公园评价研究——以哈尔滨市伏尔加庄园为例

DOI:
发表时间:2022
3

基于ESO的DGVSCMG双框架伺服系统不匹配 扰动抑制

基于ESO的DGVSCMG双框架伺服系统不匹配 扰动抑制

DOI:
发表时间:2018
4

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

DOI:10.7498/aps.70.20210004
发表时间:2021
5

滚动直线导轨副静刚度试验装置设计

滚动直线导轨副静刚度试验装置设计

DOI:
发表时间:2017

许斌的其他基金

批准号:51272139
批准年份:2012
资助金额:77.00
项目类别:面上项目
批准号:21672136
批准年份:2016
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:51405314
批准年份:2014
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50972084
批准年份:2009
资助金额:36.00
项目类别:面上项目
批准号:81672551
批准年份:2016
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:51278185
批准年份:2012
资助金额:85.00
项目类别:面上项目
批准号:51878305
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:10601053
批准年份:2006
资助金额:16.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11571330
批准年份:2015
资助金额:45.00
项目类别:面上项目
批准号:21272149
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:70773121
批准年份:2007
资助金额:20.00
项目类别:面上项目
批准号:51809009
批准年份:2018
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50978092
批准年份:2009
资助金额:37.00
项目类别:面上项目
批准号:50608031
批准年份:2006
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61304098
批准年份:2013
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20972093
批准年份:2009
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:81202034
批准年份:2012
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:60803124
批准年份:2008
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51478175
批准年份:2014
资助金额:85.00
项目类别:面上项目
批准号:20672071
批准年份:2006
资助金额:28.00
项目类别:面上项目
批准号:61170212
批准年份:2011
资助金额:59.00
项目类别:面上项目
批准号:50371048
批准年份:2003
资助金额:26.00
项目类别:面上项目
批准号:21871174
批准年份:2018
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:81872089
批准年份:2018
资助金额:55.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

吸气式高超声速飞行器全包线复合控制研究

批准号:61903101
批准年份:2019
负责人:安昊
学科分类:F0307
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
2

高超声速飞行器建模与精细姿态控制研究

批准号:91216104
批准年份:2012
负责人:闫杰
学科分类:A07
资助金额:25.00
项目类别:重大研究计划
3

高超声速飞行器建模与精细姿态控制研究

批准号:90816027
批准年份:2008
负责人:闫杰
学科分类:F0301
资助金额:300.00
项目类别:重大研究计划
4

吸气式高超声速飞行器内流道设计理论与试验研究

批准号:90716013
批准年份:2007
负责人:王成鹏
学科分类:A0903
资助金额:60.00
项目类别:重大研究计划