近空間高速飛行器自適應多模型姿態控制研究

《近空間高速飛行器自適應多模型姿態控制研究》是依託北京航空航天大學，由李惠峰擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：近空間高速飛行器自適應多模型姿態控制研究
• 依託單位：北京航空航天大學
• 項目負責人：李惠峰
• 項目類別：面上項目

項目摘要

對有著巨大戰略價值的近空間高速飛行器(NSHV)，姿態控制是其中的一個核心關鍵技術。NSHV的大飛行包線和多種控制模式導致飛行各階段的非線性動力學特徵差異顯著，對姿態控制系統的任務自適應性提出了挑戰。本課題旨在研究基於變結構神經網路模型的自適應魯棒多模型控制方法，尋求具有較強任務自適應性的姿態控制方案。針對非線性特徵差異性構建不同結構的神經網路元素模型，組成NSHV全包線模型集；對其中的元素模型分別設計具有網路權值線上調節能力的自適應魯棒控制器；實現不同飛行階段控制器的智慧型自主切換，在滿足切換過程穩定的前提下最佳化控制器參數，以保證切換瞬態性能。這樣獲得的多模型控制器，可以提高NSHV在大包線複雜環境飛行過程中的任務自適應能力，為我國發展近空間高速飛行器提供理論依據。

結題摘要

本項目從臨近空間高速飛行器(NSHV)再入姿態控制的角度進行了先進控制方法設計與套用的研究。NSHV兼具太空飛行器與航空器相結合的特點，其飛行包線範圍廣，飛行動態快速時變，具有強非線性與耦合特性，姿態控制是一個研究的難點，探索先進、魯棒、智慧型的姿態控制器對保證飛行安全、降低開發成本和提高控制系統可靠性有重要意義。 NSHV在升力再入飛行過程中，各通道間的慣性耦合、運動耦合、穩定耦合、操縱耦合等耦合現象會使飛行器的動力學特性更加複雜，並給姿態控制帶來一定難度。以類似太空梭的可重複使用運載器為對象，在RLV控制建模、先進控制方法設計及控制策略探索與套用等方面進行了系統、深入的研究。針對類HTV-2升力再入飛行器再入過程中的強耦合、欠驅動問題，分析其耦合機理與規避方法，揭示系統非最小相位特性產生的原因，並提出此類飛行器在削弱耦合現象帶來不利影響的同時完成欠驅動系統姿態控制的耦合控制策略。