主动抗干扰控制理论及其在飞行器系统中的应用研究
发布时间：2024-03-27 04:43
在实际控制系统中,包括系统未建模动态、参数摄动和外界干扰等在内的多源干扰无处不在,这些干扰使系统控制性能严重退化。为了满足现代科技对系统控制精度的要求,抗干扰控制已成为控制系统设计的一个核心问题。主动抗干扰控制是指利用干扰观测器对受扰系统中干扰进行估计,而后利用干扰估计信息进行干扰前馈补偿设计,并与消除偏差的反馈控制设计结合,形成复合控制器的一种抗干扰控制框架。主动抗干扰控制可以显著提高受扰系统闭环动态的抗干扰性能,不仅获得了学术界的广泛关注而且被成功应用于工业过程中。本论文针对多源干扰对飞行器控制系统的影响,研究了主动抗干扰控制的若干理论和飞行器控制系统应用设计问题。主要包括受扰非线性系统的复合预测抗干扰控制问题,一类受扰高阶非线性系统的复合有限时间抗干扰控制问题,受扰高超声速飞行器纵向运动指令跟踪问题,受扰火星探测器大气进入过程纵向运动轨迹跟踪问题,多源干扰环境下火星探测器大气进入过程有限时间三维轨迹跟踪问题,目标大机动环境下空空导弹三维抗干扰制导问题。论文的主要研究结果概括如下:一、针对具有确定输入输出相对阶的受扰非线性系统,提出了复合非线性预测抗干扰控制方案。首先针对受扰非线性...
【文章页数】：158 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 抗干扰控制研究意义及研究现状
1.1.1 抗干扰控制研究意义
1.1.2 抗干扰控制研究现状
1.2 主动抗干扰控制研究意义
1.2.1 主动抗干扰控制算法简介
1.2.2 主动抗干扰控制优点
1.3 主动抗干扰控制研究现状
1.3.1 干扰估计技术研究现状
1.3.2 干扰补偿技术研究现状
1.4 典型飞行器系统抗干扰控制研究现状
1.4.1 高超声速飞行器系统抗干扰控制研究现状
1.4.2 火星探测器大气进入过程抗干扰控制研究现状
1.4.3 导弹制导系统抗干扰制导控制研究现状
1.5 本文的主要工作
第二章 一类非线性系统的复合预测控制
2.1 引言
2.2 预备知识
2.3 复合预测控制器设计
2.3.1 基准非线性预测控制器设计
2.3.2 复合预测控制器设计
2.4 仿真研究与分析
2.5 本章小结
第三章 一类高阶受扰非线性系统的复合连续终端滑模控制
3.1 引言
3.2 预备知识与问题描述
3.2.1 重要引理
3.2.2 问题描述
3.3 基于终端滑模的连续有限时间状态反馈控制
3.3.1 算法设计与稳定性分析
3.3.2 基于直流/直流变换器系统的算法验证
3.4 基于终端滑模的连续有限时间输出反馈控制
3.4.1 算法设计与稳定性分析
3.4.2 基于直流/交流逆变器系统的算法验证
3.5 本章小结
第四章 高超声速飞行器系统复合预测抗干扰控制
4.1 引言
4.2 模型介绍和问题描述
4.2.1 本章使用符号的物理意义
4.2.2 高超声速飞行器模型介绍
4.2.3 控制问题提炼
4.3 复合预测控制器设计与稳定性分析
4.3.1 基准预测控制器设计
4.3.2 复合预测控制器设计
4.4 仿真研究与分析
4.4.1 外部干扰作用下抗干扰性能分析
4.4.2 模型参数摄动下鲁棒性分析
4.5 本章小结
第五章 火星探测器大气进入过程纵向运动轨迹跟踪控制
5.1 引言
5.2 预备知识与问题描述
5.2.1 探测器三维动力学模型
5.2.2 探测器横纵向运动解耦
5.2.3 探测器纵向运动轨迹跟踪控制问题提炼
5.3 控制器设计与稳定性分析
5.3.1 有限时间超螺旋滑模控制器设计
5.3.2 稳定性分析
5.4 仿真研究与分析
5.4.1 参数摄动和多源干扰环境下算法鲁棒性分析
5.4.2 初始状态测量误差环境下算法鲁棒性分析
5.5 本章小结
第六章 火星探测器大气进入过程三维轨迹跟踪抗干扰控制
6.1 引言
6.2 模型介绍与问题描述
6.2.1 探测器动力学模型
6.2.2 阻力跟踪原理及控制问题提炼
6.3 控制器设计与系统稳定性分析
6.3.1 有限时间干扰观测器设计
6.3.2 复合超螺旋滑模控制器设计
6.4 仿真研究与分析
6.4.1 特定常值参数摄动情况下算法鲁棒性分析
6.4.2 不同常值参数摄动情况下系统蒙特卡洛仿真分析
6.5 本章小结
第七章 基于输出反馈的空空导弹连续终端滑模制导律设计
7.1 引言
7.2 模型介绍与问题描述
7.2.1 导弹三维制导模型介绍
7.2.2 控制问题提炼
7.3 制导律设计与稳定性分析
7.3.1 滑模观测器设计
7.3.2 输出反馈滑模制导律设计与稳定性分析
7.4 仿真研究与分析
7.4.1 仿真场景设定
7.4.2 仿真结果与分析
7.5 本章小结
第八章 总结与展望
8.1 内容总结
8.2 研究展望
8.2.1 抗干扰控制理论研究展望
8.2.2 飞行器控制系统抗干扰算法应用展望
参考文献
作者简介
致谢
本文编号：3940205
【文章页数】：158 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 抗干扰控制研究意义及研究现状
1.1.1 抗干扰控制研究意义
1.1.2 抗干扰控制研究现状
1.2 主动抗干扰控制研究意义
1.2.1 主动抗干扰控制算法简介
1.2.2 主动抗干扰控制优点
1.3 主动抗干扰控制研究现状
1.3.1 干扰估计技术研究现状
1.3.2 干扰补偿技术研究现状
1.4 典型飞行器系统抗干扰控制研究现状
1.4.1 高超声速飞行器系统抗干扰控制研究现状
1.4.2 火星探测器大气进入过程抗干扰控制研究现状
1.4.3 导弹制导系统抗干扰制导控制研究现状
1.5 本文的主要工作
第二章 一类非线性系统的复合预测控制
2.1 引言
2.2 预备知识
2.3 复合预测控制器设计
2.3.1 基准非线性预测控制器设计
2.3.2 复合预测控制器设计
2.4 仿真研究与分析
2.5 本章小结
第三章 一类高阶受扰非线性系统的复合连续终端滑模控制
3.1 引言
3.2 预备知识与问题描述
3.2.1 重要引理
3.2.2 问题描述
3.3 基于终端滑模的连续有限时间状态反馈控制
3.3.1 算法设计与稳定性分析
3.3.2 基于直流/直流变换器系统的算法验证
3.4 基于终端滑模的连续有限时间输出反馈控制
3.4.1 算法设计与稳定性分析
3.4.2 基于直流/交流逆变器系统的算法验证
3.5 本章小结
第四章 高超声速飞行器系统复合预测抗干扰控制
4.1 引言
4.2 模型介绍和问题描述
4.2.1 本章使用符号的物理意义
4.2.2 高超声速飞行器模型介绍
4.2.3 控制问题提炼
4.3 复合预测控制器设计与稳定性分析
4.3.1 基准预测控制器设计
4.3.2 复合预测控制器设计
4.4 仿真研究与分析
4.4.1 外部干扰作用下抗干扰性能分析
4.4.2 模型参数摄动下鲁棒性分析
4.5 本章小结
第五章 火星探测器大气进入过程纵向运动轨迹跟踪控制
5.1 引言
5.2 预备知识与问题描述
5.2.1 探测器三维动力学模型
5.2.2 探测器横纵向运动解耦
5.2.3 探测器纵向运动轨迹跟踪控制问题提炼
5.3 控制器设计与稳定性分析
5.3.1 有限时间超螺旋滑模控制器设计
5.3.2 稳定性分析
5.4 仿真研究与分析
5.4.1 参数摄动和多源干扰环境下算法鲁棒性分析
5.4.2 初始状态测量误差环境下算法鲁棒性分析
5.5 本章小结
第六章 火星探测器大气进入过程三维轨迹跟踪抗干扰控制
6.1 引言
6.2 模型介绍与问题描述
6.2.1 探测器动力学模型
6.2.2 阻力跟踪原理及控制问题提炼
6.3 控制器设计与系统稳定性分析
6.3.1 有限时间干扰观测器设计
6.3.2 复合超螺旋滑模控制器设计
6.4 仿真研究与分析
6.4.1 特定常值参数摄动情况下算法鲁棒性分析
6.4.2 不同常值参数摄动情况下系统蒙特卡洛仿真分析
6.5 本章小结
第七章 基于输出反馈的空空导弹连续终端滑模制导律设计
7.1 引言
7.2 模型介绍与问题描述
7.2.1 导弹三维制导模型介绍
7.2.2 控制问题提炼
7.3 制导律设计与稳定性分析
7.3.1 滑模观测器设计
7.3.2 输出反馈滑模制导律设计与稳定性分析
7.4 仿真研究与分析
7.4.1 仿真场景设定
7.4.2 仿真结果与分析
7.5 本章小结
第八章 总结与展望
8.1 内容总结
8.2 研究展望
8.2.1 抗干扰控制理论研究展望
8.2.2 飞行器控制系统抗干扰算法应用展望
参考文献
作者简介
致谢
本文编号：3940205
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