鲁棒变增益控制在高超声速飞行器气动伺服弹性控制问题中的应用

For the cheap and time-saving aircraft in the field of business and military, the hypersonic vehicle ,which powered by air breathing engine ,becomes main researching area of Near Space Vehicles technology by its outstanding military and civil Application. As a product of aeronautics and astronautics technology, the hypersonic vehicle has complex flight condition, large flight envelope span, variable dynamic performance, strict control requirements, those above characteristics pose a lot of new challenges to flight control system. This project focuses on the control of the hypersonic vehicle aeroservoelastic, planning solving relevant hypersonicflight nonlinearity control problem, aerodynamics, coupling between vehicle elastic deforming and control system , time-delay and surface saturated problem by robust gain-scheduling control method. In the end, we propose an entire method about robust gain-scheduling control system design and synthesis, when time-delay and surface saturated occuring in system, realizing stability and motor coordination control in the condition of high dynamic pressure and high mach number.

对于商业和军事领域内的低廉和省时飞行器，以吸气式发动机为动力的高超声速飞行器以其显著的军民两用应用价值，成为目前临近空间飞行器技术的主要研究方向。作为航空和航天技术的综合产物，高超声速飞行器飞行环境复杂、飞行包线跨度大、动态特性易变、控制要求严格等特点对飞行控制系统设计提出了许多新的研究挑战。本课题以我国高超声速飞行器气动伺服弹性控制问题为研究核心，拟采用鲁棒变增益控制方法解决高超声速飞行相应的非线性控制问题，空气动力学、机体弹性变形与控制系统之间的耦合问题，以及时滞和舵面饱和问题。最终给出一套完整的鲁棒变增益控制系统设计和综合的方法，用于在系统存在时滞和舵面饱和时，实现大动压和高马赫数条件下的稳定性和机动协调控制。

以吸气式发动机为动力的高超声速飞行器以其显著的军民两用应用价值，成为目前临近空间飞行器技术的主要研究方向。作为航空和航天技术的综合产物，高超声速飞行器飞行环境复杂、飞行包线跨度大、动态特性易变、控制要求严格等特点对飞行控制系统设计提出了许多新的研究挑战。本课题中，围绕高超声速飞行器气动伺服弹性控制问题，深入研究了高超声速飞行器气动弹性建模方法和鲁棒变增益控制方法，并针对高超声速飞行过程中所呈现的对象模型呈现非线性程度强的问题，空气动力学、机体弹性变形与控制系统之间的耦合问题以及舵面饱和问题，提出了有效的处理方法，最终给出了一套完整的高超声速飞行器控制系统设计与综合方法。通过仿真验证了所设计控制系统能够使得高超声速飞行器实现大动压和高马赫数条件下的稳定飞行，且具有较强的机动能力及较高的抗干扰能力。