基于QFT的高超聲速飛行器魯棒控制器設計.pdf

1、高超聲速飛行器具有重要的戰(zhàn)略意義和極高的應用價值。本文根據高超聲速技術發(fā)展的需求，對高超聲速飛行器的巡航飛行控制問題進行了研究。特殊而復雜的飛行環(huán)境導致劇烈變化的氣動特性，一體化外形設計所導致的推力/結構/氣動之間耦合等，使得高超速飛行器的動力學具有強不確定性，給其動態(tài)特性分析以及控制系統(tǒng)的設計帶來極大的困難?；诖?，本文提出了利用定量反饋理論對飛行器控制系統(tǒng)進行魯棒控制器設計的可能性。
　　定量反饋理論(Quantitative

2、 Feedback Theory)是近年比較流行的魯棒控制設計方法，具有較高的工程應用價值，也是一種基于頻域的設計方法，其主要應用于不確定性系統(tǒng)的設計。本文首先介紹了QFT的基礎知識，對被控對象具有不確定性和外部干擾時的時域和頻域指標進行了分析。接著就控制器結構、對象模板、性能指標邊界、回路整定、結果分析等QFT設計過程中遇到的主要問題進行了分析，從而總結出LTI/SISO設計步驟和注意事項。并針對LTF/MIMO、非最小相位/不穩(wěn)定系

3、統(tǒng)和非線性/時變系統(tǒng)提出基本處理方法。
　　最后，本文針對高超聲速飛行器飛行過程中的控制問題，將不同工作狀態(tài)對高超聲速飛行器模型參數的影響看作是不確定對象魯棒性問題的擴展，建立了高超聲速飛行器參數不確定性模型，然后應用QFT對系統(tǒng)進行控制器設計。通過工具箱將飛控系統(tǒng)的時域指標轉化為頻域指標，生成Nichols圖上的復合頻域邊界，利用回路整形對系統(tǒng)進行控制器和前置濾波器設計，最終使得閉環(huán)頻域相應滿足特定性能指標要求。經過仿真驗證，控