高超聲速機動飛行的複雜動力學建模與自主控制

《高超聲速機動飛行的複雜動力學建模與自主控制》是依託北京大學，由黃琳擔任項目負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：高超聲速機動飛行的複雜動力學建模與自主控制
• 依託單位：北京大學
• 項目負責人：黃琳
• 項目類別：重點項目

項目摘要

高超聲速飛行器控制是近年來國內外動力學與控制領域研究的熱點，研製相關飛行器是我國航空航天部門的重大戰略方向，其中高超聲速機動飛行又是特別重要而又難以分析和控制的飛行階段。本項目擬借鑑國外飛行器失敗經驗，針對一大類機動運動，如大攻角快速下壓、大滾轉、高度與速度的快速變化等，深入開展高速機動飛行動力學建模與控制課題研究。研究由於機動運動帶來的姿態多通道耦合、姿態與軌跡耦合問題，建立能準確反映耦合特徵的動力學模型，明確耦合因素對動力學特徵的影響，給出高速機動飛行時姿態與質心運動的互動作用機理，建立姿態多通道解耦與耦合動力學分析與控制理論、姿態與軌跡分離設計和一體化設計理論與方法。在此基礎上，結合一類高超聲速滑翔飛行器，給出再入機動、滑翔機動、快速下壓機動下的動力學分析與最佳化控制方法，以及高速機動飛行參數大範圍變化與模型不確定性狀態下的魯棒自適應控制方法，並通過仿真實驗驗證方法的可行性和適應性。

結題摘要

針對一大類機動運動，給出了姿態多通道耦合、姿態與軌跡耦合問題動力學分析方法，建立了能準確反映耦合特徵的動力學模型，給出了耦合因素對動力學特徵的影響規律，以及高速機動飛行時姿態與質心運動的互動作用機理，建立姿態了多通道解耦與耦合動力學分析與控制理論、姿態與軌跡分離設計和一體化自主控制設計理論。在此基礎上，結合一類高超聲速滑翔飛行器，給出了再入機動、滑翔機動、快速下壓機動下的動力學建模、線上彈道最佳化與不確定性條件下魯棒自適應制導控制方法，以及分散解耦控制、主動流動控制、非奇異有限時間滑模、分散式協同控制等方法，並通過仿真實驗驗證了方法的可行性和適應性。項目成果在相關領域一流國際期刊發表SCI 論文76篇，成果獲國家自然科學獎二等獎，並在國家重大專項中得到套用。項目組成員入選青年長江學者獎勵計畫。