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类HTV-2飞行器横侧向稳定设计研究
  • ISSN号:1000-1328
  • 期刊名称:《宇航学报》
  • 时间:0
  • 分类:V448.2[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
  • 作者机构:[1]北京航空航天大学宇航学院,北京100083, [2]中国航天科技集团公司,北京100048
  • 相关基金:国家自然科学基金(61174221,11272062)
中文摘要:

针对升力式再入飞行器体襟翼控制三通道时的非最小相位问题,设计了一种姿态输出跟踪控制方法。选择合理的局部微分同胚,将姿态输入-输出模型转换为正则形式并得到内动态。通过对内动态进行稳定性分析并提出系统非最小相位特性的判据,采用此判据可判定当存在副翼反效时该输出跟踪控制问题为非最小相位控制问题。针对该问题,首先依据内动态与外部动态的线性相关度将正则模型分解为最小相位子系统(纵向通道)和非最小相位子系统(横侧向通道),然后运用动态逆控制技术对2个子系统分别设计状态反馈控制器,最后基于Lyapunov方程和最小范数控制策略在非最小相位子系统中引入非线性辅助控制项以镇定整个姿态控制回路。仿真结果表明了在仅有体襟翼控制的情况下该控制方法能够精确跟踪控制指令并镇定内动态。

英文摘要:

An attitude output tracking control method is proposed for a lifting re-entry vehicle with a nonminimum phase property. Such problem is caused by body flaps which are the only actuators to be used for controlling three-channel. By using local differential homeomorphism,the attitude input-output model is transformed into normal form,and internal dynamics are obtained. A criterion of non-minimum phase is developed by analyzing the internal dynamics' stability,and this criterion is used to predict the non-minimum phase phenomena when aileron reversal exists. To solve this problem,the normal form is decomposed into a minimum phase subsystem( longitudinal channel) and a non-minimum phase subsystem( lateral-directional channel).And then,dynamics inversion is used to design the state-feedback controllers for these two subsystems. Moreover,a nonlinear auxiliary control input is introduced to stabilize the overall attitude control loop by both Lyapunov function and a minimum-norm control strategy. Simulation results demonstrate that in the case where body flap actuators are employed for attitude control,the control commands can be tracked and internal dynamics can be stabilized by the proposed method.

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期刊信息
  • 《宇航学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国宇航学会
  • 主编:杜善义
  • 地址:北京市海淀区阜成路8号主楼306
  • 邮编:100048
  • 邮箱:yhxb@vip.163.com
  • 电话:010-68768614 68767316
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-1328
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2053/V
  • 邮发代号:2-167
  • 获奖情况:
  • 2006、2011年百种中国杰出学术期刊,2007年中国科协精品科技期刊工程,2006-2008年中国科技期刊优秀学术论文奖,2011年《中国精品科技期刊》称号
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,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:17670