《高超聲速飛行器快時變魯棒增益調度控制研究》是依託北京理工大學，由於劍橋擔任項目負責人的專項基金項目。
基本介紹
- 中文名：高超聲速飛行器快時變魯棒增益調度控制研究
- 外文名：Fast time-varying robust gain scheduling control for hypersonic vehicle
- 依託單位：北京理工大學
- 項目負責人：於劍橋
- 項目類別：專項基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
控制問題是高超聲速飛行技術研究的重點和難點。本項目以LFT(Linear Fractional Transformation)/H∞魯棒增益調度理論為基礎，研究強不確定性及動力學大範圍快時變特性給吸氣式高超聲速飛行器控制所帶來的特殊問題。通過分析高超聲速飛行器物理屬性及工作環境特性，構建高超聲速飛行器非線性模型；以IQC(Integral Quadratic Constraint)框架為基礎，綜合考慮採用區域極點配置方法抑制控制器快模態、通過構造乘法運算元結構降低系統設計保守性以及運用S-procedure處理複雜不確定性結構等問題，建立魯棒增益調度控制的綜合最佳化求解條件。通過本項目的研究所得到的魯棒增益調度方法可為解決高超聲速飛行器控制問題奠定理論和技術基礎。
結題摘要
根據所研究的高超聲速飛行器的飛行環境和飛行狀態，建立高超聲速飛行器的運動模型。基於小擾動假設，在平衡狀態上對非線性運動方程組進行線性化，得到擾動運動方程，並以此推出傳遞函式，對該高超聲速飛行器的動態特性進行分析。分析得到該飛行器穩定性較差，當速度較高時，甚至達到不穩定狀態。針對高超聲速飛行器大範圍快時變的運動特性，將系統的時變參數等不確定因素從系統中剝離出來並進行了明確定義，建立了由標稱部分和不確定部分構成的LFT(Linear Fractional Transformation)模型，並將其套用於魯棒增益調度控制方法的研究中。 以IQC(Integral Quadratic Constraint)框架為基礎，提出了在保證魯棒性能的前提下通過區域極點配置抑制控制器快模態的方法；通過運用S-procedure處理複雜不確定性結構，完成了不確定性部分和確定性部分的分離；研究乘法運算元的結構，構造了滿塊乘法運算元降低系統設計保守性。綜合考慮控制器快模態抑制，降低設計保守性以及S-procedure的套用，建立了滿足性能指標以及區域極點配置約束的綜合凸最佳化求解條件。使用上述求解條件為高超聲速飛行器縱向短周期運動設計了魯棒增益調度控制器，仿真結果顯示飛行器動態特性得到了大幅度改善，以此驗證了方法的可行性。
