变体飞行器变形与飞行的协调控制问题研究

摘要

高度、跨速度的变形协同飞行；变体飞行器能协同结构变形改善机动飞行性能，扩大飞行包线范围，体现了变体飞行器相较于常规飞行器的优势。
　　然后，研究了变体飞行器利用变形辅助机动跟踪目标飞行状态的协调控制问题。将结构变形视为辅助操纵方式，建立了变体飞行器变形辅助机动的纵向非线性动力学模型。通过反馈线性化得到了输入-输出线性化解耦模型，提出了非奇异动态终端滑模控制（NDTSMC）策略，使得系统状态能在有限时间内收敛，并更好地消除控制抖振，保证了闭环系统的全局稳定、鲁棒性能和跟踪精度。仿真结果表明，NDTSMC能保证变体飞行器利用变形辅助机动更好地完成航迹跟踪过程；变形辅助机动的变体飞行器比常规飞行器具有更强的机动性能和更好的抗干扰能力，能以更高的能量效率实现更优的机动飞行，体现了变体飞行器相较于常规飞行器的优势。
　　最后，研制了一套变体飞行器变形飞行原理演示系统。将演示系统设计为变体飞行器飞行控制计算机、机翼变形控制计算机和变形机翼智能仿真平台三个部分，研制了基于控制器局域网（CAN）总线的分布式驱动变形机翼智能仿真平台，开发了基于C++和MATLAB的机翼变形控制软件和变体飞行器飞行控制软件。对变厚度飞行器变形稳定飞行、变形协同飞行和变形辅助机动分别进行了演示实验，验证了变体飞行器变形与飞行的协调控制原理和方案，为未来变体飞行器及空天飞行器的设计与实现提供了有价值的参考思路。

目录

声明

注释表

缩略词

第一章 绪论

1.1引言

1.2课题研究的背景和意义

1.3变体飞行器的研究现状

1.4变体飞行器变形与飞行的协调控制问题

1.5本文的研究内容和结构安排

第二章 变体飞行器气动参数仿真分析与动力学建模

2.1引言

2.2变体飞行器的基本属性与结构变形设定

2.3变体飞行器纵向气动参数与结构变形的建模分析

2.4变体飞行器纵向非线性动力学建模与分析

2.5本章小结

第三章 变体飞行器变形稳定飞行的增益调度协调控制研究

3.1引言

3.2变体飞行器变形稳定飞行的纵向LPV建模与分析

3.3基于标称LPV系统的鲁棒增益调度控制设计

3.4基于滑模干扰观测器的鲁棒增益调度控制设计

3.5变体飞行器变形稳定飞行的仿真与分析

3.6本章小结

第四章 变体飞行器变形协同飞行的模糊鲁棒协调控制研究

4.1引言

4.2变体飞行器变形协同飞行的纵向T-S模糊建模与分析

4.3基于T-S模糊系统的模糊鲁棒H∞控制设计

4.4基于离散T-S模糊系统的离散模糊鲁棒H∞控制设计

4.5变体飞行器变形协同飞行的仿真与分析

4.6本章小结

第五章 变体飞行器变形辅助机动的滑模协调控制研究

5.1引言

5.2变体飞行器变形辅助机动的纵向非线性动力学建模与分析

5.3基于反馈线性化的变体飞行器解耦控制设计

5.4基于解耦系统的非奇异动态终端滑模控制设计

5.5变体飞行器变形辅助机动的仿真与分析

5.6本章小结

第六章 变体飞行器变形飞行原理演示系统的研制

6.1引言

6.2变体飞行器变形飞行原理演示系统的总体架构设计

6.3变形机翼智能仿真平台的研制

6.4机翼变形控制计算机的软件设计

6.5变体飞行器飞行控制计算机的软件设计

6.6变体飞行器变形飞行原理演示系统的演示实验

6.7本章小结

第七章 总结与展望

7.1本文工作总结与创新点

7.2进一步研究工作与展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文

附录一

附录二

附录三