高超声速飞行器的增益协调鲁棒参数化控制PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 高超声速飞行器概述 1

1.1.1 发展历程 1

1.1.2 研究现状 3

1.2 高超声速飞行器控制概述 9

1.2.1 面临的难点问题 9

1.2.2 控制方法概述 10

1.3 增益协调鲁棒参数化控制方法概述 18

1.3.1 鲁棒参数化控制设计方法 18

1.3.2 增益协调鲁棒参数化方法在飞行器控制中的应用 19

1.4 本书特色与结构安排 21

参考文献 22

第2章 理论基础 34

2.1 控制系统描述 34

2.1.1 传递函数描述 34

2.1.2 状态空间描述 36

2.1.3 解的存在性和唯一性 40

2.2 控制系统的可控性 41

2.3 控制系统的稳定性 42

2.3.1 系统的运动与平衡点 42

2.3.2 Lyapunov稳定性定义 43

2.3.3 Lyapunov稳定性判别方法 45

2.3.4 线性系统的稳定性 47

2.4 有理分式矩阵的右互质分解 50

2.4.1 多项式矩阵及其Smith标准型 51

2.4.2 有理分式矩阵及其右互质分解 53

2.5 广义S ylvester矩阵方程 55

2.5.1 问题描述 56

2.5.2 完全解析解 57

2.6 状态反馈极点配置问题 58

2.6.1 状态反馈极点配置问题的描述 58

2.6.2 状态反馈极点配置问题的解的存在性与不唯一性 58

2.7 注记 59

参考文献 59

第3章 面向控制的高超声速飞行器刚体建模 60

3.1 坐标系统 60

3.1.1 常用坐标系 60

3.1.2 坐标系之间的关系与坐标变换 61

3.2 飞行器六自由度运动模型 68

3.2.1 飞行器质心运动的动力学方程 68

3.2.2 飞行器绕质心转动的动力学方程 69

3.2.3 飞行器质心运动的运动学方程 69

3.2.4 飞行器绕质心转动的运动学方程 70

3.2.5 气动数据模型与推力数据模型 70

3.2.6 角度计算方程 71

3.2.7 质量与转动惯量变化方程 71

3.2.8 控制关系方程 72

3.3 面向控制的飞行器姿态系统模型 72

3.3.1 飞行器姿态系统的非线性模型 72

3.3.2 高超声速飞行器Winged-Cone气动数据模型分析 75

3.3.3 高超声速飞行器面向控制的姿态系统模型 80

3.4 注记 84

参考文献 84

第4章 控制系统设计的鲁棒参数化方法 85

4.1 状态反馈控制设计的参数化方法 85

4.1.1 状态反馈特征结构配置 85

4.1.2 基于状态反馈特征结构配置的参数化控制设计 89

4.2 模型参考输出跟踪控制方法 91

4.2.1 问题的描述 91

4.2.2 解的存在性 92

4.2.3 问题的求解 92

4.3 鲁棒参数化控制设计步骤 94

4.3.1 状态反馈控制的参数化设计步骤 95

4.3.2 模型参考输出跟踪控制的参数化设计步骤 97

4.4 鲁棒参数化控制方法的计算机辅助设计 100

4.5 仿真算例 101

4.5.1 系统描述 101

4.5.2 控制器设计 102

4.5.3 结果分析 103

4.6 注记 108

参考文献 108

第5章 高超声速飞行器沿弹道增益协调鲁棒控制系统设计 110

5.1 增益协调鲁棒参数化控制方法 110

5.1.1 局部控制器的参数化 110

5.1.2 全局控制器设计 111

5.2 增益协调鲁棒参数化控制设计的步骤 118

5.2.1 全局鲁棒参数化控制设计步骤 118

5.2.2 增益平滑切换鲁棒参数化控制设计步骤 120

5.3 高超声速飞行器的增益协调鲁棒参数化控制系统设计 121

5.3.1 高超声速飞行器爬升与巡航段的制导与鲁棒控制 121

5.3.2 高超声速飞行器俯冲段的制导与鲁棒控制 131

5.4 注记 135

参考文献 135

第6章 高超声速飞行器控制系统的非线性数值仿真 136

6.1 高超声速飞行器制导与控制系统仿真软件 136

6.1.1 基本数学模型 136

6.1.2 软件结构与功能 141

6.2 测试弹道 144

6.2.1 标称弹道 144

6.2.2 偏差设定 145

6.3 爬升段仿真 146

6.3.1 标称情形 146

6.3.2 极限拉偏情形Ⅰ 150

6.3.3 极限拉偏情形Ⅱ 155

6.3.4 爬升段仿真结果分析 159

6.4 巡航段仿真 159

6.4.1 巡航与无动力飞行 159

6.4.2 等速变高机动飞行 164

6.4.3 等高变速机动飞行 168

6.4.4 侧向转弯机动飞行 172

6.4.5 巡航段仿真结果分析 177

6.5 俯冲段仿真 177

6.5.1 标称情形 177

6.5.2 极限拉偏情形Ⅰ 181

6.5.3 极限拉偏情形Ⅱ 186

6.5.4 俯冲段仿真结果分析 190

6.6 注记 190

参考文献 190

第7章 总结 191

7.1 增益协调鲁棒参数化控制方法的优越性 191

7.2 增益协调鲁棒参数化控制方法的局限性 192

附录 194

附录Ⅰ高超声速飞行器结构参数 194

附录Ⅱ高超声速飞行器气动数据模型 194

附录Ⅲ高超声速飞行器发动机推力模型 200

附录Ⅳ大气密度、温度与声速模型 201