变几何进气道高超声速飞行器的建模与控制

《变几何进气道高超声速飞行器的建模与控制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、变几何进气道高超声速飞行器的建模与控制Modelingandcontrolforair-breathinghypersonicvehiclewithvariablegeometryinlet学科专业：控制科学与工程作者姓名：苏沛华指导教师：窦立谦副教授天津大学电气自动化与信息工程学院二零一七年05月万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了

2、明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据摘要近年来，吸气式高超声速飞行器由于其飞行速度快、性能稳定等优势，吸引了国内外的广泛关注。然而，传统高超声速飞行器的固定几何形状的进气道结构难以保证其巡航性能，特别是

3、当飞行器的飞行速度比较低的时候。本文所使用的变几何进气道结构是在飞行器底部的发动机前端设计有一个可以沿着飞行器来流方向向前或者向后移动的唇罩。本文关于可移动唇罩式变几何进气道高超声速飞行器主要做了以下几个方面的研究。使用激波膨胀波理论对高超声速飞行器的各个表面所受的力和力矩进行分析，并通过最小二乘数值拟合的方法，得到变几何进气道飞行器气动力的解析表达式。接下来，从理论角度分析说明了可移动唇罩对高超声速飞行器系统所造成的一些影响，也为分析引入可移动唇罩式变几何进气道在控制方面优势提供了相关依据。在控制系统设计的部分，由于可移动唇罩的引入会使得飞行器的纵向模型更为复杂、耦合程度更强等问题，

4、并且考虑到自适应type-2模糊系统适应性更佳、处理不确定性的能力更强等优势，设计了一种自适应type-2模糊控制器。仿真结果表明，在该控制器的控制作用下，飞行器能够拥有良好的飞行性能。同时，基于所设计的控制系统，从控制的角度对可移动唇罩式变几何进气道的优势进行了说明。此外，本文考虑了可移动唇罩式变几何进气道高超声速飞行器系统中参数摄动以及外界环境所造成的干扰，提出了基于非线性干扰观测器的自适应type-2模糊控制方法。使用非线性干扰观测器对干扰进行在线观测，并对自适应type-2模糊控制器进行补偿。仿真表明，基于干扰观测器的补偿控制设计对给定指令的跟踪效果良好、系统鲁棒性更强。也说明

5、了在存在干扰的情况下，可移动唇罩式变几何进气道飞行器系统的优势。关键词：高超声速飞行器，变几何进气道，可移动唇罩，type-2模糊控制，干扰观测器I万方数据ABSTRACTInrecentyears,air-breathinghypersonicvehicle(AHV)haveattractedagreatdealofattention,duetotheadvantagesofhighspeed,stableperformance,etc.However,thestructureofthetraditionalair-breathinghypersonicvehiclewithfixe

6、dgeometryinlet(AHV-FGI)cannotensuretheperformanceofcruise,especiallythehypersonicvehiclehasalowMachnumberstatus.Thevariablegeometryinletofscramjetwithtranslatingcowlmeansthereisalipinthefrontoftheinlet,whichcouldbeadjustedforwardorbackwardwiththerequirementsofflightcontrol.Thispaperhasdonethefol

7、lowingresearchabouttheair-breathinghypersonicvehiclewithvariablegeometryinlet(AHV-VGI).WeanalyzedtheforcessituationofAHV-VGIusingtheshockexpansionwavetheory,andobtainedanalyticalexpressionsforaerodynamicforcesofAHV-VGIthroug