《斜翼近空間飛行器非線性魯棒受限控制技術研究》是依託南京航空航天大學，由陳謀擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：斜翼近空間飛行器非線性魯棒受限控制技術研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳謀
- 依託單位：南京航空航天大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
對於斜翼近空間飛行器這類具有強非線性、強耦合和參數快時變特點的飛行系統來說，飛行包絡大、工作環境未知且受到各種干擾的影響，因而其魯棒飛行控制是目前控制領域的一個研究熱點。由於斜翼近空間飛行器各作動器所能提供的控制總能量是有限的，如何在有限控制能量和時變外部干擾條件下，保證近空間飛行器精確軌跡控制與姿態控制，使其適應時變工作環境，保持良好飛行控制性能具有重要的意義。本項目針對斜翼近空間飛行器提出非線性魯棒受限控制技術，引入輸入限制影響分析系統對非對稱輸入限制影響進行線上評估，並將評估結果套用于飛行控制器設計使控制指令有界。同時設計具有有限時間收斂屬性的非線性干擾觀測器對時變干擾和未知控制輸入限制進行逼近，並基於非線性干擾觀測器輸出設計非線性魯棒受限控制。所提出的非線性魯棒受限控制能保證在作動器所提供的有界力和力矩下實現斜翼近空間飛行器的協調飛行。
結題摘要
具有輸入飽和的斜翼近空間飛行器(NSVOW)的魯棒受限飛行控制系統設計是一項富有挑戰性的課題。本項目圍繞這一問題，研究了NSVOW在具有參數不確定、外部干擾和輸入飽和等綜合影響下的魯棒受限姿態控制方法。項目主要工作內容如下：(1)研究了NSVOW六自由度十二狀態飛行運動數學模型，並通過仿真分析了NSVOW的開環穩定性和耦合性。為了後續研究方便，根據奇異攝動理論和時標分離原則給出了具有仿射非線性方程形式的NSVOW姿態運動系統模型方程。同時對NSVOW控制系統進行分析與設計，給出了控制器設計總體思路。(2)利用滑模控制方法對具有參數不確定、外部干擾和輸入飽和的NSVOW姿態運動進行了魯棒控制器設計。通過非線性干擾觀測器對系統中的複合干擾進行逼近，利用徑向基神經網路構造一種飽和補償器來解決舵面飽和受限問題。(3)針對具有參數不確定和外界干擾的NSVOW系統，設計了基於泛函連線網路的干擾觀測器，並利用滑模控制方法給出了基於泛函連線網路干擾觀測器的魯棒飛行控制方法。(4) 針對具有輸入飽和及複合干擾的NSVOW姿態運動，研究了結合動態面方法、非線性干擾觀測器和輔助分析系統的魯棒飛行控制方法。(5)針對NSVOW輸入飽和問題，利用雙曲正切函式對非線性姿態系統進行等效變換，在此基礎上提出了基於遞歸小波神經網路干擾觀測器和動態面方法的NSVOW魯棒飛行控制方法。(6)結合終端滑模控制方法與干擾觀測器方法對具有輸入飽和的NSVOW設計了具有有限時間收斂性能的抗干擾飛行控制器。(7)結合滑模控制和非線性干擾觀測器對一類具有執行機構故障和輸入飽和受限的不確定NSVOW系統進行容錯控制器設計，並在控制律中通過增加補償項來消除輸入飽和給飛行系統所帶來的影響。(8)研究了具有輸入回滯的NSVOW姿態控制律設計問題。引入類反斜線回滯模型，基於干擾觀測器設計了滑模飛行控制律跟蹤系統期望輸出。(9)基於backstepping方法和神經網路對具有輸入飽和與死區的近空間飛行器設計了魯棒保性能跟蹤控制器，解決了存在輸入飽和與死區的NSVOW魯棒控制問題。(10)將主動集方法引入到控制分配方法的設計當中，研究了基於Sequential least squares的控制分配算法。(11)針對具有不確定和未知時變外部干擾的近空間飛行器提出了一種基於神經網路的自適應動態受限控制分配方法。
