执行机构受限条件下的导弹主动容错飞行控制方法研究
发布时间：2024-04-24 21:15
现代战争中,随着弹箭控制系统的复杂程度日益增加,系统发生故障的概率也随之提高。控制系统的故障不仅影响了弹箭飞行的精确性和稳定性,在瞬息万变的战场上甚至会造成难以估量的损失。弹箭类飞行器飞行时间往往较短,给故障诊断和容错控制设计带来困难。本文以弹箭类飞行器为研究对象,在扰动模型建立、故障参数观测与诊断、自动驾驶仪参数在线设计与性能分析、故障情况下的控制分配方法优化等几个方面开展了研究工作。首先,针对弹箭类飞行器,建立常用坐标系,并分析弹箭所受力和力矩,建立了纵向平面运动方程,采用小扰动假设和系数冻结法得到了弹体扰动运动方程组和传递函数,建立了故障情况下弹体动力学模型,为本文下一步工作奠定了基础。其次,针对弹箭类飞行器舵机故障的情况,考虑到常见降维观测器对于系统模型误差等干扰较敏感,观测效果不理想,采用模型参考自适应观测器对于舵机故障参数进行观测。仿真结果表明,观测器能准确快速对观测值进行跟踪,而且对于误差的干扰能够迅速收敛,验证了该方案具有较强的快速性和鲁棒性。在此基础上,采用一元线性回归分析法对于故障参数进行逻辑诊断,给出了舵机故障类型和故障参数。第三,针对舵机故障下弹箭控制系统性能的...
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究意义和目的
1.1.1 研究背景
1.1.2 本文的研究目的和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 执行器故障诊断方法研究现状
1.2.2 被动容错控制研究状况
1.2.3 主动容错控制研究状况
1.2.4 集成容错控制研究状况
1.2.5 重构控制分配方法研究状况
1.3 本文的主要工作
2 执行器故障情况下导弹飞行动力学建模与分析
2.1 引言
2.2 坐标系定义及转换关系
2.2.1 坐标系定义
2.2.2 坐标系转换关系
2.3 导弹舵机故障分类及动力学模型
2.3.1 舵机故障分类
2.3.2 舵机动力学模型
2.4 作用在导弹上的力和力矩分析
2.4.1 作用在导弹上的力
2.4.2 作用在导弹上的力矩
2.5 导弹弹体纵向通道动力学模型建立
2.5.1 基本假设
2.5.2 质心动力学方程
2.5.3 绕质心转动的动力学方程
2.5.4 质心运动学方程
2.5.5 绕质心转动的运动学方程
2.5.6 导弹空间运动模型建立
2.5.7 舵机故障对弹体动态特性影响分析
2.6 本章小结
3 导弹执行器故障观测器设计方法研究
3.1 引言
3.2 自适应观测器设计
3.2.1 问题描述
3.2.2 自适应观测器设计
3.3 执行器故障估计与逻辑判断
3.3.1 一元线性回归分析法
3.3.2 仿真算例
3.3.3 仿真结果与分析
3.4 导弹执行器故障诊断仿真与分析
3.4.1 仿真条件
3.4.2 自适应观测器参数设计
3.4.3 仿真结果与分析
3.5 本章小结
4 舵面故障情况下导弹主动容错控制设计
4.1 引言
4.2 主动容错控制算法设计
4.3 故障对控制系统性能影响分析及故障系统指标设计
4.3.1 舵机故障对控制系统性能影响分析
4.3.2 控制系统性能指标设计
4.4 纵向通道控制器参数在线整定算法
4.5 仿真算例
4.5.1 仿真条件
4.5.2 仿真结果与分析
4.6 本章小结
5 多操纵面导弹舵面控制分配优化设计方法研究
5.1 引言
5.2 问题描述
5.2.1 控制分配模型建立
5.2.2 故障情况下的模型分析
5.3 基于基排序法的舵面控制分配方法设计
5.3.1 直接分配法
5.3.2 基排序法
5.3.3 改进的基排序法
5.3.4 控制分配方法优化设计
5.4 仿真算例
5.4.1 仿真条件
5.4.2 仿真结果与分析
5.5 本章小结
6 总结与展望
6.1 论文工作总结
6.2 研究展望
致谢
参考文献
附录
本文编号：3963517
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究意义和目的
1.1.1 研究背景
1.1.2 本文的研究目的和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 执行器故障诊断方法研究现状
1.2.2 被动容错控制研究状况
1.2.3 主动容错控制研究状况
1.2.4 集成容错控制研究状况
1.2.5 重构控制分配方法研究状况
1.3 本文的主要工作
2 执行器故障情况下导弹飞行动力学建模与分析
2.1 引言
2.2 坐标系定义及转换关系
2.2.1 坐标系定义
2.2.2 坐标系转换关系
2.3 导弹舵机故障分类及动力学模型
2.3.1 舵机故障分类
2.3.2 舵机动力学模型
2.4 作用在导弹上的力和力矩分析
2.4.1 作用在导弹上的力
2.4.2 作用在导弹上的力矩
2.5 导弹弹体纵向通道动力学模型建立
2.5.1 基本假设
2.5.2 质心动力学方程
2.5.3 绕质心转动的动力学方程
2.5.4 质心运动学方程
2.5.5 绕质心转动的运动学方程
2.5.6 导弹空间运动模型建立
2.5.7 舵机故障对弹体动态特性影响分析
2.6 本章小结
3 导弹执行器故障观测器设计方法研究
3.1 引言
3.2 自适应观测器设计
3.2.1 问题描述
3.2.2 自适应观测器设计
3.3 执行器故障估计与逻辑判断
3.3.1 一元线性回归分析法
3.3.2 仿真算例
3.3.3 仿真结果与分析
3.4 导弹执行器故障诊断仿真与分析
3.4.1 仿真条件
3.4.2 自适应观测器参数设计
3.4.3 仿真结果与分析
3.5 本章小结
4 舵面故障情况下导弹主动容错控制设计
4.1 引言
4.2 主动容错控制算法设计
4.3 故障对控制系统性能影响分析及故障系统指标设计
4.3.1 舵机故障对控制系统性能影响分析
4.3.2 控制系统性能指标设计
4.4 纵向通道控制器参数在线整定算法
4.5 仿真算例
4.5.1 仿真条件
4.5.2 仿真结果与分析
4.6 本章小结
5 多操纵面导弹舵面控制分配优化设计方法研究
5.1 引言
5.2 问题描述
5.2.1 控制分配模型建立
5.2.2 故障情况下的模型分析
5.3 基于基排序法的舵面控制分配方法设计
5.3.1 直接分配法
5.3.2 基排序法
5.3.3 改进的基排序法
5.3.4 控制分配方法优化设计
5.4 仿真算例
5.4.1 仿真条件
5.4.2 仿真结果与分析
5.5 本章小结
6 总结与展望
6.1 论文工作总结
6.2 研究展望
致谢
参考文献
附录
本文编号：3963517
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jingguansheji/3963517.html