《單滑塊滑翔飛行器跨時間尺度強耦合控制研究》是依託哈爾濱工業大學，由高長生擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：單滑塊滑翔飛行器跨時間尺度強耦合控制研究
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：高長生
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高超聲速變質心滑翔飛行器屬於大空域飛行、結構快時變多體系統：大慣量滑塊與飛行器本體相對運動產生內部動量交換，引起姿態晃動，在氣動力共同作用下，極易導致軌跡發散。滑塊、姿態和軌跡之間存在的跨時間尺度交聯耦合問題，是套用變質心技術的難點。若能充分利用內動量交換的耦合特性開展相應設計、將負面耦合轉化為有利因素，則可獲得良好的飛行效果。. 結合滑翔飛行技術需求和變質心控制特點，課題組提出了單滑塊/滾噴BTT模式的總體方案。利用總升力方向垂直於飛行速度的力學特性，提出了面向三維空間、縱橫向一體設計的拼接虛位移制導方法；探尋內動量交換和攻角之間耦合關係，設計指令修正策略。針對滑塊、姿態之間耦合程度強的情況，採取了姿態/滑塊集中控制策略，研究如何設計隨內動量變化而變化的伺服周期調節律。提出了變質心控制懸掛體實驗系統方案，對相關耦合影響進行實驗研究。預期成果將為我國變質心飛行器研製提供技術儲備。
結題摘要
結合滑翔飛行技術需求和變質心技術特點，課題組提出了單滑塊/滾噴BTT模式的總體方案。利用總升力方向垂直於飛行速度的力學特性，提出了面向三維空間、縱橫向一體設計的拼接虛位移指導方法：探尋內動量交換和攻角之間的耦合關係，設計指令修正策略。針對滑塊、姿態之間耦合程度強的情況，採取了姿態/滑塊集中控制策略，研究指令修正策略。 在變質心飛行器動力學特性分析方面，建立了飛行器的姿態動力學模型，分析了單滑塊控制下俯仰通道的動力學特性，給出了一種單滑塊與非冗餘RCS噴氣組合的BTT控制模式，針對攻角與滑塊偏轉角的耦合動力學微分方程組，採用多尺度方法研究了系統內共振的動力學行為。 在軌跡最佳化與制導律設計方面，提出了一種稱為虛擬運動偽裝（VMC）的仿生算法以大幅度減小飛行器再入軌跡最佳化問題的維度以及運算量，提出了拼接平衡滑翔軌跡設設計方法，以解決高超聲速滑翔飛行器的突防規避問題。此外，以再入飛行器打擊地面運動目標為背景，研究了能保證在達到期望彈目距離前收斂的制導律，以及基於自適應偽譜法將再入體的拋射狀態和控制序列進行了最佳化。 在姿態/伺服控制開發、跨時間尺度總體參數/制導控制綜合設計方面，基於滑模控制理論及最新發展起來的L1自適應方法設計了滾轉通道的狀態反饋姿態控制器；基於動態逆理論及L1自適應技術設計了縱向通道的自適應控制器。針對強耦合非線性動力學系統，將非線性耦合項和未建模擾動視為總擾動，設計了一種線性擾動觀測器對其進行估計，然後利用反饋線性化控制進行補償。此外還進行了氣動辨識工作。 依託本課題，已完成博士論文3份，碩士論文3份；共發表SCI、EI檢索的學術論文20篇，其中SCI檢索12篇。上述成果將為我國質量矩飛彈的研製提供理論儲備。
