近空间可变翼飞行器自适应控制方法研究

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1、中图分类号：V249.3论文编号：102870318-SX161学科分类号：081101硕士学位论文近空间可变翼飞行器自适应控制方法研究研究生姓名杨政学科、专业控制理论与控制工程研究方向先进飞行控制指导教师甄子洋副教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearchonAdaptiveControlofNearSpaceMorphingVehicleAThesisinControlTheory

2、andControlEngineeringbyYangZhengAdvisedbyAssociateProf.ZhenZiyangSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分

3、内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要近空间可变翼飞行器可在近空间区域飞行，它可通过改变机翼外形从而改善飞行器的性能，使飞行器更好的满足任务需求，因此对近空间可变翼飞行器的研究是航空航天领域及控制领域研究的重点和热点。但由于近空间可变翼飞行器不仅具有近空间飞行器激烈快时变、严重非线性、强耦合和严重不确定等特点，而且还存在小翼伸缩模态切换问题，所以对近空间可变翼飞行器控制系统的研究是控制领域一大难点。本文首先参考国内外近空间飞行器的模型数据，建立近空间可变翼飞行器

4、非线性模型，并得到近空间可变翼飞行器状态空间表达式，此外，还分析了飞行器小翼伸缩前后气动参数差异，为飞行控制系统的设计奠定基础。其次，针对近空间可变翼飞行器存在参数不确定等问题，利用线性化的状态空间模型设计状态跟踪自适应控制器。从理论上证明自适应控制方法的稳定性，并通过仿真验证所设计控制器对参数不确定等问题的有效性。然后，考虑输出跟踪自适应控制方法匹配条件比状态跟踪自适应控制方法更宽松，且对参数不确定有更强的鲁棒性，因此设计输出跟踪自适应控制器，实现飞行器的稳定控制。从理论上证明了输出跟踪自适应控制方法的稳定性及自适应律的有界性，通过仿真验证该方法在参数不确定性情况下具有更好的控制效果以及

5、鲁棒性。最后，建立含有小翼伸缩变化的不确定线性模型，针对近空间可变翼飞行器小翼伸缩切换的动态不确定过程，设计基于矩阵分解的小翼伸缩自适应切换控制器，实现小翼伸缩的平滑切换。从理论上证明了小翼切换过程的稳定性，并通过仿真验证该方法具有良好的控制效果以及鲁棒性能。本论文的研究成果对近空间可变翼飞行器飞行控制系统，特别是小翼伸缩切换控制的设计提供了一种有效的设计思想和设计方法。关键词：近空间可变翼飞行器，状态跟踪控制，输出跟踪控制，自适应律，小翼伸缩切换I近空间可变翼飞行器自适应控制方法研究ABSTRACTNear-spacemorphingvehicle(NMV)canflightinthen

6、earspace,whichcanimprovetheirperformancebymorphingthewings’configurationtomeetthemissionrequirements.Consequently,theresearchontheNMVbecomesthekeypointandahotspotinthefieldofaeronauticsandastronauticsaswellasthecontroltechnology.However,theNMVpossessesthecharacteristicsofrapidtime-variation,strong

7、nonlinearity,strongcoupling,andmodeluncertainty.Additionally,thereareproblemsofmodeswitchingintheprocessofchangingwings’configuration.Hence,theresearchontheflightcontrolsystemoftheNMVisachallengingwork.Inthispape