面对称飞行器姿态控制建模与仿真研究

摘要

超声速面对称飞行器是近年来世界各航天大国的研究重点，但因其飞行速度高、飞行环境复杂、结构振动影响严重以及机体内贮存液体的晃动等对飞行器上升段姿态控制有影响。因此，需要对考虑弹性振动、液体晃动影响的飞行器进行建模，并设计相应的飞行器姿态控制律。传统的飞行器建模方法与姿态控制系统设计方法对于超声速面对称飞行器难以适用。
　　本文参考国内外相关文献，以超声速面对称飞行器为建模和控制对象，考虑飞行器飞行时的弹性振动、液体晃动等影响。首先，建立超声速面对称飞行器上升段刚体动力学模型、弹性振动方程与液体振动方程，综合考虑其对飞行器的影响程度，研究建立了考虑刚、弹及晃动相互耦合的复杂动力学模型；其次，在飞行器姿态控制设计方面，针对飞行器模型复杂以及弹性振动和晃动参数不确定的特点，将自抗扰控制技术应用于考虑刚、弹及晃动的超声速面对称飞行器姿态控制律设计中，利用基于跟踪微分器、扩张状态观测器和非线性误差反馈率的自抗扰控制技术设计了超声速面对称飞行器的姿态控制器；最后，仿真结果表明，采用自抗扰控制技术设计的超声速面对称飞行器姿态控制器具有较强的鲁棒性和良好的动态特性。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1 论文研究背景

1.2 论文研究的目的及意义

1.3 国内外相关领域研究现状

1.4 课题研究的内容及目标

第2章 面对称飞行器姿态动力学建模

2.1 建模假设

2.2 定义坐标系与坐标系之间的转换

2.3 超声速面对称飞行器刚体动力学模型

2.4 本章小结

第3章 弹性振动与液体晃动模型

3.1 考虑弹性变形下面对称飞行器模型

3.2 考虑液体晃动情况下面对称飞行器模型

3.3 超声速面对称飞行器刚、弹、晃动耦合动力学模型

3.4 本章小结

第4章面对称飞行器姿态控制器设计与仿真

4.1 跟踪微分器

4.2 扩张状态观测器

4.3 自抗扰控制器的结构和算法

4.4 自抗扰的解耦控制

4.5 自抗扰控制技术特点

4.6 设计原则及参数

4.7面对称飞行器自抗扰姿态控制器设计

4.8 仿真分析

4.9 本章小结

结论

参考文献

致谢