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基于区间理论的高超声速变体飞行器预设性能控制方法 

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申请/专利权人:中南大学

摘要:本发明实施例中提供了一种基于区间理论的高超声速变体飞行器预设性能控制方法,属于控制技术领域,具体包括:建立含有附加力和附加力矩的运动模型,并据此导出机翼对称变形条件下的高超声速变体飞行器六自由度运动模型;根据绕质心运动方程建立控制模型,采用动态面控制方法逐级设计基于区间理论的控制律,最终得到控制量舵偏角;在一定的初始状态拉偏情况下,不考虑模型不确定项和外干扰力矩,将控制量舵偏角输入控制模型,对高超声速变体飞行器的飞行姿态进行跟踪控制。通过本发明的方案,有效解决了传统预设性能控制方案在状态误差接近包络时产生很大的控制动作、造成奇异性的这一问题,提高了控制效率、精准度和适应性。

主权项:1.一种基于区间理论的高超声速变体飞行器预设性能控制方法,其特征在于,包括:步骤1,采用多体动力学建模方法建立含有附加力和附加力矩的运动模型,并据此导出机翼对称变形条件下的高超声速变体飞行器六自由度运动模型;步骤2,根据六自由度运动模型中的绕质心运动方程建立控制模型,采用动态面控制方法逐级设计基于区间理论的控制律,最终得到控制量舵偏角,其中,所述控制模型的表达式为 ;其中,第一个式子表示姿态角子系统,第二个式子表示角速度子系统,表示姿态角,表示三轴角速度,表示控制量舵偏角,在六自由度运动模型中的绕质心运动方程中,表示姿态角系统中角速度的系数矩阵,表示角速度系统中控制量的系数矩阵,和为两个子系统中的模型已知项,表示非匹配干扰,表示匹配干扰;所述步骤2具体包括:步骤2.1,构建基于区间理论的协同系统以限制跟踪误差在预设性能函数的上下包络之间,其中,所述预设性能函数的表达式为 ;其中,表示预设性能函数初值,表示预设性能函数终值;步骤2.2,根据所构建的协同系统,采用动态面控制方法,设计虚拟控制量以使得姿态角子系统的跟踪误差在预设性能函数上下包络内;步骤2.3,根据所构建的协同系统,利用一阶低通滤波器设计控制量舵偏角以使得角速度子系统的跟踪误差在预设性能函数上下包络内;步骤3,在一定的初始状态拉偏情况下,不考虑模型不确定项和外干扰力矩,将控制量舵偏角输入控制模型,对高超声速变体飞行器的飞行姿态进行跟踪控制。

全文数据:

权利要求:

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