基于动态结构fln的高超声速再入机动控制研究

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1、中图分类号：V19论文编号：102871516－S026学科分类号：081105硕士学位论文基于动态结构FLN的高超声速再入机动控制研究研究生姓名孙冬阳学科、专业导航、制导与控制研究方向高超声速飞行器再入机动控制指导教师都延丽副教授南京航空航天大学研究生院航天学院二О一六年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAstronauticsReentryManeuveringControlforHypersonicVehiclesBase

2、donDynamicStructureFunctionalLinkNetworkAThesisinNavigation,GuidanceandControlSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2016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

3、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鉴于国际形势日趋紧张，为了更好地满足未来国防安全的需要，高超声速飞行器（HSV，HypersonicVehicle）已成为各军事大国研究的焦点，其在军事领域和民用领域有着不可估量的战略价值。HSV的再入机动控制问题一直是研究的热点，其中，外界干扰及参数不确定等因素对机动过程的影响不容忽视。本文针对

4、再入机动过程中的干扰与不确定影响，采用如下方法进行研究。首先，查找国内外相关文献，改进原有平面大地数学模型，使用地心惯性系下的HSV数学模型，并且简要地给出了推导过程及思路。HSV仿射非线性方程的确定均考虑地球自转影响，以期提高模型精度，降低模型中不确定因素的影响。其次，针对再入姿态回路的不确定和干扰问题，使用泛函连接网络（FLN，FunctionalLinkNetwork）设计控制器，对基础非线性广义预测控制方法（NGPC,NonlinearGeneralizedPredictiveControl）提供补偿控制作用。然后，分析固定结构神

5、经网络的缺陷，提出动态结构泛函连接网络（DSFLN，DynamicStructureFunctionalLinkNetwork）控制方法优化补偿控制器。该方法采用李氏函数判据增长网络，将网络规模与系统性能有效地联系起来，同时结合FLN的自身特点提出剪枝策略，以保证网络规模尽可能精简，增强了系统的实时性，网络权值的更新推导自李雅普诺夫定理。仿真试验表明，DSFLN可以根据再入过程中的不确定因素找到合适的结构以逼近干扰并提供补偿控制作用，具有良好的干扰抑制能力，能够满足控制要求。最后，考虑干扰及不确定多表现为动态特性，改进提出的DSFLN方法

6、，并结合变增益鲁棒项共同构成补偿控制器，为HSV再入机动控制器的设计提供了更佳的补偿作用。仿真验证过程中，同时考虑航迹角回路和姿态回路的复合干扰的影响。结果表明，本文提出的控制方法可以良好地跟踪指令信号，完成HSV的横向机动动作。关键词：高超声速飞行器，再入机动，非线性广义预测控制，泛函连接网络，动态结构I基于动态结构FLN的高超声速再入机动控制研究ABSTRACTConsideringtheincreasinglytenseinternationalsituationandthefurtherrequirementofnationald

7、efensesecurity,thehypersonicvehicle(HSV)hasbecomearesearchfocusofworldmilitarypowers,andithasimmeasurablestrategicvalueinthemilitaryandcivilianfields.ThestudyofmaneuvercontrolsystemisalwaystheimportantpartoftheflightcontrolsystemoftheHSV.However,thecontrolofHSVisconfronte

8、dwiththeunknowndynamicaldisturbanceandparameteruncertaintyproblemduringitsreentryphase.Thispaper