《基於預估的新型飛行器重構控制策略研究》是依託華南理工大學，由裴海龍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於預估的新型飛行器重構控制策略研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：裴海龍
- 依託單位：華南理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高超聲速飛行時氣動加熱嚴重影響了控制操縱面的偏轉與配置和發動機的正常工作，特別是超高速超高溫環境產生的燒蝕直接影響了操縱舵面的效果，而操縱舵面的非正常操作反過來進一步加劇氣動熱和燒蝕的產生。針對這類具有動態特徵的系統失效，本項目研究新的基於全飛行過程預估的重構控制控制策略及快速實現算法，分析氣動熱與控制舵面的關係，預估飛行過程中控制作用的變化，進而通過主動重構各控制舵面的偏轉分配和飛行軌線的重構（re-shape）達到控制減少氣動熱對飛行控制的影響（特別是燒蝕）以完成飛行任務。本項目是近空間飛行器重大基礎科學問題中關鍵的飛行熱環境預測以及非燒蝕防熱方法的基於預估的主動重構控制實現，是利用智慧型自主控制理論實現主動熱防護的創新途徑。
結題摘要
項目構建了載人返回艙和太空飛行器數學模型，並進行了格線劃分和流場的建立，有效的預估再入飛行器的燒蝕深度和燒蝕溫度的變化趨勢。項目開展了重構控制的研究，結合模型預測控制和自適應魯棒控制，套用動態滾動最佳化算法和線上濾波，對飛行軌跡進行重構，同時考慮了不確定因素的外部干擾， 通過有限的控制量達到軌跡跟蹤的魯棒性和一致性。本課題主要的研究成果包括：1.建立適當的氣動數學模型，構建了以載人返回艙和太空飛行器的高超聲速飛行器幾何模型。套用相關的航空航天專業設計軟體，對提出的幾何模型進行了格線劃分和流場的建立，並針對不同的再入條件進行了三維仿真實驗；2.提出了Newton-Raphson和TDMA算法解析動態燒蝕的過程，並且套用Fortran語言仿真了燒蝕過程及飛行器表面溫度的變化；3.研究不同舵面配置下對再入軌跡的影響，建立舵角與再入軌跡之間的關聯，並用數學統計的方法進行描述；4.考慮到燒蝕可能引發的舵面故障，建立了舵面失效因子矩陣，結合魯棒觀測器和模型預測控制(MPC)算法，實現重構冗餘控制舵面改變燒蝕增量；5. 在重構控制套用中，研究了新型非線性系統的抗飽和控制算法。利用無人直升機模型設計了多款非線性控制算法，為重構控制實際套用創造條件。
