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基于特征模型的高超声速飞行器自适应控制研究进展
  • ISSN号:1000-8152
  • 期刊名称:《控制理论与应用》
  • 时间:0
  • 分类:TP273[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]北京控制工程研究所,北京100190
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(61273153,61333008).
作者: 孟斌[1]
中文摘要:

钱学森先生1945年在论文《论高超声速相似律》中,首次提出了高超声速(hypersonic)的术语.高超声速飞行器具有的强大的军事和民事应用前景,20世纪80年代初,在世界上掀起了研究和发展高超声速飞行器的热潮,其中高超声速飞行器控制是其关键科学和技术问题之一.高超声速飞行器的研究取得了大量理论成果,与其形成鲜明对比的是,高超声速飞行器在试飞实验中却遇到了很大困难,例如X–51A, HTV–2.这种现象不得不引发我们进行深入思考.由于高超声速空气动力学研究的局限性,导致目前所建立的高超声速飞行器的动力学模型,与真实系统相比,其结构和参数不确定性非常大,它从根本上限制了控制理论和方法的研究.并且由于高超声速飞行器动力学模型的复杂性,导致目前工程应用中的控制方法复杂化.因此,针对高超声速飞行器控制问题,需要深入开展气动、控制交叉学科的研究,以及适于工程应用的自适应控制的研究.针对上述问题,我们开展了一定的研究.我们建立了三轴耦合的高超声速飞行器被控对象类X–20及其气动模型,并结合工程应用,直接针对表格形式的气动模型开展控制研究.针对强耦合和无解析动力学的控制问题,特征模型理论有其独特优势.近年来,我们系统研究了基于特征模型的高超声速飞行器的爬升、滑翔和再入控制问题.本文首先介绍特征模型理论和方法,进而综述和分析基于特征模型的高超声速飞行器自适应控制的研究进展,并提出进一步需要研究的问题.

英文摘要:

Tsien Hsue-shen proposed the terminology hypersonic in the paper“similarity laws of hypersonic flow”for the first time in 1945. Hypersonic flight vehicles have strong military and civil application prospects, where the control of hypersonic flight vehicles is one of the key science and technology problems. The researches of hypersonic flight vehicles have made great progresses; while there have been great difficulties in the test of them, for example, X–51A and HTV–2. This phenomenon has to trigger us to think profoundly. The restriction of the research of aerodynamics results in the current dynamic models with significant uncertainties of structure and parameters compared with the true vehicles, which restricts fundamentally the research of its control theory and approach. And the complexity of the hypersonic dynamics results in the complication of the control method in engineering. Hence, for the hypersonic flight vehicle control problem, we need to the study the interdisciplinary of aerodynamics and control and the adaptive control apt to the engineering. For the above problems, we have done some researches. A three axes coupling hypersonic flight vehicle model analogy X–20 and its aerodynamic model were constructed. Combining the engineering, the control was research according to the table type of aerodynamic data. The characteristic model has the important advantages with strong coupling and without analytic dynamic equation. In recent years, characteristic model-based control of hypersonic climbing, gliding and reentry have been researched. In this paper, we shall first introduce the characteristic theory. This review of the characteristic model-based control of hypersonic flight vehicles is followed. Finally, conclusions and future work are summarized.

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期刊信息
  • 《控制理论与应用》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:国家教育部
  • 主办单位:华南理工大学 中国科学院数学与系统科学研究院
  • 主编:胡跃明
  • 地址:广州五山路华南理工大学3号楼516室
  • 邮编:510640
  • 邮箱:aukzllyy@scut.edu.cn
  • 电话:020-87111464
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-8152
  • 国内统一刊号:ISSN:44-1240/TP
  • 邮发代号:46-11
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),美国数学评论(网络版),德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:21084