近空间可变翼飞行器爬升/巡航段切换控制

近空间可变翼飞行器在不同飞行段进行模态切换过程中,由于飞行状态会发生突变,不同模态下控制器结构参数发生变化,难以设计一个通用控制器保证两个模态及模态切换过程的稳定性和平滑性。若直接进行两个模态控制器硬切换,会导致飞行器的控制律参数发生跳变,从而引起飞行状态发生突变,影响模态切换过程的稳定性和平滑性,致使系统不稳定,造成飞行事故。以爬升段末到巡航段初为例,设计一种基于惯性环节的快速双幂次滑模切换控制器。首先对切换前后的滑模面进行淡化处理,得到切换控制律的滑模面,然后针对新的滑模面设计滑模切换控制律,最后对比分析直接切换和快速双幂次滑模切换。仿真结果表明快速双幂次滑模切换控制方法具有良好的跟踪控制效果。     

近空间可变翼飞行器小翼切换自适应控制方法

针对近空间可变翼飞行器在小翼切换时存在参数不确定性的问题,本文设计了基于矩阵下三角对称(LDS)分解的小翼伸缩自适应切换控制器,以实现小翼伸缩的平滑切换。对近空间可变翼飞行器的非线性模型进行线性化处理,建立含有小翼伸缩变化的不确定线性模型;依据线性化的近空间可变翼飞行器模型,设计状态反馈控制器,并确定参考模型。然后设计自适应补偿控制器,消除参数不确定性的影响。将小翼切换自适应控制问题转换为参数不确定性问题,并且从理论上证明了小翼切换过程的稳定性。研究结果表明:提出的基于矩阵分解的自适应控制方法能够有效地解决小翼切换时飞行器参数不确定性问题,该方法有较强的鲁棒性,为飞行器参数不确定性问题提供了可靠地解决思路。     

近空间可变翼飞行器爬升段小翼伸缩优化研究

针对近空间可变翼飞行器爬升段小翼伸缩和节省燃油消耗等问题,综合考虑飞行器在近空间飞行声速变化、密度变化、地球引力及发动机推力变化等因素对飞行爬升轨迹的影响,结合可变翼飞行器小翼可伸缩的优势,研究最省燃油的小翼伸缩爬升轨迹,本文提出一种基于高斯伪谱法的求解策略。利用插值拟合得到飞行器小翼伸缩时的气动数据;将高斯伪谱法和序列二次规划算法相结合,对控制量、状态量、边界条件、路劲约束等问题进行优化求解,得到最省油量爬升轨迹以及小翼的伸缩变化过程。仿真结果表明:该方法对于近空间可变翼飞行器爬升段小翼伸缩具有良好优化效果,可节省大量的燃料供飞行器巡航段使用。