終端滑模控制理論研究及在高超聲速飛行器中的套用

終端滑模控制理論研究及在高超聲速飛行器中的套用

《終端滑模控制理論研究及在高超聲速飛行器中的套用》是依託天津大學,由穆朝絮擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

  • 中文名:終端滑模控制理論研究及在高超聲速飛行器中的套用
  • 項目類別:青年科學基金項目
  • 項目負責人:穆朝絮
  • 依託單位:天津大學
項目摘要,結題摘要,

項目摘要

本項目圍繞終端滑模控制中尚存在的問題展開研究,基於齊次性理論,考慮終端滑模面上的動態系統和齊次系統的關係,分析有限時間滑模面充要條件,完成廣義終端滑模面的設計。採用非線性滑動域方法,設計連續滑模控制器,消減終端滑模控制的抖振;在理論研究的基礎上,結合航空航天領域的迫切需求,對非線性、強耦合、帶不確定和干擾的高超聲速飛行器,將終端滑模控制技術與干擾觀測器前饋補償技術結合起來,研究高超聲速飛行器魯棒連續滑模控制,提高飛行控制系統快速性、精度和抗擾動性能,為我國高超聲速飛行器飛行控制系統設計提供理論指導和技術支持。

結題摘要

終端滑模控制方法,是一種有限時間的滑模控制方法。本項目在終端滑模控制的暫態理論、廣義有限時間滑模面設計、抖振抑制方面進行了研究, 提出了有意義的結果。結合理論研究的成果,以高超聲速飛行器巡航跟蹤問題和永磁同步電機速度控制問題為背景,開展了相關的控制套用研究。主要貢獻如下:(1)對終端滑模的趨近階段進行研究,給出了任意初始狀態出發,到達滑模面時間的最大值估計算法,並在已知到達點信息的前提下,推導得出了到達時間的數學表達。(2)推導論證了終端滑模面的齊次性性質,據此提出有限時間滑模面的通用設計準則,並結合趨近律方法,設計了基於通用滑模面的控制器。(3)採用變邊界層方法,分別設計了連續漸近滑模控制器和連續有限時間滑模控制器。為保證連續滑模控制器良好的魯棒性,設計了基於干擾觀測器的連續滑模控制方法。(4)結合上述理論成果,對有翼圓錐體構型的高超聲速飛行器不同的飛行條件,分別設計了連續滑模控制器、快速終端滑模控制器和自適應滑模控制器,仿真驗證了控制算法的有效性。(5)在實驗室永磁同步電機的實驗平台上,驗證本項目提出的控制算法有效性和優越性。在國內外學術期刊上發表標註本項目資助號的論文共19篇(正式發表14篇,線上發表5篇),其中SCI論文18篇(IEEE彙刊論文10篇),EI論文1篇,出版專著1部。

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