大空/速域飞行器自抗扰及H∞鲁棒控制研究

摘要

伴随着临近空间平台技术快速发展与成熟，越来越多的飞行器新概念被提出，研究工作在世界各军事强国中普遍展开，临近空间这一蕴藏巨大军事价值的领域正引领着市场和先进科学技术的不断发展。本文以临近空间大空/速域稳定控制再入飞行器为研究对象，设计飞行器姿态控制系统。
　　本文首先利用经典PID增益调度控制方法进行设计，建立三通道线性化控制器模型，引入协调支路对通道间交连耦合作用进行解耦。然后利用自抗扰控制原理设计控制系统，将姿态回路分离为角度反馈外环和角速率反馈内环，对自抗扰控制器的三个关键组成部分分别进行设计与调试，组合为三三并行自抗扰非线性控制系统。之后又利用H∞鲁棒控制原理设计控制系统，通过分析确立了三个通道的不确定线性模型及不确定摄动界矩阵，利用H∞鲁棒控制引理获得黎卡提不等式表达形式的控制器解，通过Schur补性质将模型变换为标准LMI可行性问题形式，再借助Matlab工具包求解问题，完成H∞鲁棒控制系统。通过对三种不同控制器进行指令信号跟踪仿真、气动拉偏仿真及六自由度非线性仿真，分析了三种方法的优劣，并验证了自抗扰控制与 H∞鲁棒控制方法各自所持有的较强控制能力。

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第1章 绪论

1.1课题来源及研究的背景和意义

1.2国内外研究和发展现状

1.3相关研究方法、文献综述及分析

1.4本文主要研究内容

第2章 大空/速域飞行器的数学模型

2.1飞行器模型概况

2.2坐标系定义及相互转换关系

2.3大空/速域飞行器数学模型的建立

2.4气动特性及耦合性分析

2.5本章小结

第3章 经典PID增益调度控制系统设计研究

3.1 BTT控制方式系统数学模型

3.2 BTT控制方式三通道独立设计模型

3.3经典PID增益调度控制系统设计

3.4本章小结

第4章 自抗扰控制系统设计研究

4.1大速/空域飞行器自抗扰控制器设计

4.2大速/空域飞行器自抗扰控制仿真

4.3本章小结

第5章 基于LMI的H∞鲁棒控制系统设计研究

5.1大速/空域飞行器H∞鲁棒控制器设计

5.2基于Matlab_LMI工具箱的处理方法

5.3大速/空域飞行器H∞鲁棒控制仿真

5.4三种控制方法对比

5.5本章小结

结论

参考文献

声明

攻读学位期间发表的学术论文及其他成果

致谢

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