高超声速飞行器面向控制的气动建模补偿方法研究

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1、中图分类号：V271.9论文编号：102871515-S013学科分类号：081105硕士学位论文高超声速飞行器面向控制的气动建模补偿方法研究研究生姓名严骅学科、专业导航、制导与控制研究方向飞行器复杂建模指导教师陆宇平教授南京航空航天大学研究生院航天学院二О一五年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAstronauticsResearchonCompensationMethodsofControl-orientedAe

2、rodynamicModelingforHypersonicVehicleAThesisinNavigationGuidanceandControlbyYanHuaAdvisedbyProf.LuYupingSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2015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

3、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高超声速飞行器的一体化设计为了便于控制分析和优化设计，需要建立面向控制的气动模型。高超声速飞行器的气动特性剧烈变化，高度耦合的设计使其有很强的不确定性。为此，根据具体飞行状态的气动数据和非线性时变特性的模型结构补偿修正模型

4、，对建立准确、完备、实用的气动模型是非常必要的。因此，本文针对高超声速飞行器的特性和面向控制设计的要求，结合一体化设计的现实条件，研究了精确简洁的气动建模方法。并通过模型补偿修正的方法，提高气动模型的保真度和适应性，力求使得模型可以很好地描述高超声速气动特性的同时保持计算效率。本文以吸气式高超声速飞行器作为研究对象，考虑模型补偿修正的要求，首先研究了多元正交函数的建模方法，自动地建立精确简洁的气动模型。然后利用这种建模形式易于更新修正的特点，在建立的气动模型基础上，针对更新数据修正模型，融合不同来源的气动数据得到更好的建模结果

5、。同时引入频域的建模和模型修正方法，针对非线性和非定常的气动特性补偿修正先前的气动模型。通过模型的补偿修正方法，可以充分利用所有存在的气动数据，不经过人为的分析自动地得到高超声速飞行器面向控制的精确解析气动模型。本文以理论研究为基础，通过高超声速飞行器的气动建模和模型补偿修正仿真实验，对理论的方法进行验证和评估分析。实验结果证明气动模型的补偿修正方法的有效性，由此建立的高超声速飞行器气动模型具有确定的模型结构、精确的参数估计及不确定度。模型的解析形式和良好的预测能力符合面向控制的建模要求。关键词：高超声速飞行器，气动建模，多元

6、正交函数，面向控制，模型修正，傅里叶函数分析，频域模型补偿I高超声速飞行器面向控制的气动建模补偿方法研究AbstractInordertofacilitatethecontrolanalysisandoptimizationdesignintheintegrateddesignofhypersonicvehicles,thecontrol-orientedaerodynamicmodelneedstobeestablished.Theaerodynamiccharacteristicsofthehypersonicvehicl

7、eschangedramaticallyandthehighlycoupleddesignwillbringstronguncertainties.Forthispurpose,itisnecessarytoestablishaccurate,completeandpracticalaerodynamicmodelaccordingtothespecificflightconditionsandthecompensationmodelassociatedwiththenolinearandtime-varyingcharact

8、eristics.Basedonthecharacteristicsandcontrol-orientedrequirementsofthehypersonicvehicles,thispaperstudiesapreciseandbriefaerodynamicmodeli