导读:本文包含了变质心论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:变质心高超声速飞行器,制导控制,欠驱动系统,固定配平攻角
变质心论文文献综述
刘智陶[1]（2019）在《单滑块滚控式变质心高超声速飞行器制导控制》一文中研究指出高超声速滑翔飞行器凭借其长航程、强突防和高打击精度等优势,现已成为世界各大军事强国必争之地并已上升至国家战略层面。变质心控制技术依靠内部可移动滑块实现姿态控制和弹道机动目的,能够良好解决气动舵面烧蚀、气动外形保持、侧喷扰流和燃料限制等工程应用难点,使其在高超声速再入弹头以及高超声速滑翔飞行器的机动控制领域具有明显应用优势。单滑块布局在满足控制性能要求的前提下能够减少执行机构数量以优化飞行器内部结构,同时经济节约制造成本,成为目前较有应用前景的构型方案。因此,本文针对一种单滑块滚控式变质心高超声速飞行器,考虑其属于欠驱动耦合非线性系统且具有固定配平攻角等特有属性,围绕高突防、强稳定和高精度末段再入打击任务中的动力学、制导与控制问题展开研究。首先,考虑地球自转和非球形摄动影响,基于质点系动量定理和动量矩定理建立了完整的系统空间运动模型,揭示了变质心控制的特点;考虑高超声速再入飞行环境下不能沿用传统线性气动系数假设,基于CAV-H飞行试验气动数据建立了气动升力系数和阻力系数模型;鉴于俯仰通道无主动控制输入特点,基于Lyapunov第一法分析了包括滑块安装位置和质量比在内的滑块参数对气动纵向静稳定性和配平攻角的影响,推导了稳定性判据和配平攻角解析表达式,分析结果为滑块参数设计提供了量化参考。接着,考虑到飞行器依靠滚转调整升力面方向实现倾斜转弯机动,设计了滚转单通道自抗扰控制器以完成滚转角指令跟踪,并与线性经典控制器进行了结果对比分析;考虑到整个飞行器在通道交叉耦合和滑块惯性耦合下属于强非线性、强耦合系统,进行了叁通道耦合动力学特性分析并针对分析结果所揭示的不能忽略侧滑角镇定控制问题,提出了滚/偏耦合欠驱动自抗扰控制器,基于粒子群优化算法进行了多控制器参数优化,解决了单个滑块控制输入同时实现指令滚转角跟踪和侧滑角镇定控制的此类飞行器的欠驱动控制难点问题,充分利用了单滑块的耦合控制能力。然后,考虑到所研究飞行器配平升力不可调节导致无法沿用传统俯仰-转弯双平面解耦的制导律设计思路,建立了适应此类飞行器的叁维制导模型,并设计推导了能够解决剩余升力问题的一般情况下的滚转制导律以提高末端打击精度;考虑到现代战场对飞行器突防能力和制导系统鲁棒性能的更高要求,充分利用飞行器的螺旋弹道特性,设计了螺旋机动突防误差角指令并提出了自适应滑模滚转制导律以跟踪误差角指令,该制导律能够满足末段制导精度要求、机动突防要求和抗干扰能力要求。最后,考虑到实际再入打击任务是在制导系统和控制系统联合作用下完成,设计了“自适应滑模滚转制导+滚/偏耦合欠驱动控制”的制导控制六自由度联合数字离散仿真方案,并设计了两套控制器参数以满足全弹道控制器适用性;六自由度摄动仿真结果表明所提出的控制器能够真实有效解决侧滑耦合扰动以及其他不确定性因素影响并稳定跟踪制导指令,所提出的制导律也能够联合完成高突防、强稳定和高精度的末段再入打击任务。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2019-06-01）
丁伟涛,杨斌,贾淑绒,赵国平[2]（2019）在《变质心飞行器伺服机构模糊PI控制技术研究》一文中研究指出概述了飞行器质心调节机构的技术特点,针对某质心调节机构的伺服控制需求,设计了一种模糊PI控制器,建立了质心调节机构数学模型,完成了仿真分析与实验研究。仿真与实验研究结果表明,模糊PI控制器结合了PI控制器高精度和模糊控制器控制快速、适应性强的特点,使系统具有较快的响应性能和较高的控制精度,同时有较强的鲁棒性。研究成果对于提高变质心飞行器的机动性能有着重要的意义。(本文来源于《导航定位与授时》期刊2019年03期）
范一迪,荆武兴,高长生,杜华军[3]（2019）在《滚控式变质心飞行器动力学特性分析与控制》一文中研究指出为明确滚控式变质心飞行器的控制机理,为其工程实践提供相应的理论参考,建立包含滑块运动的滚控式变质心飞行器七自由度完整动力学模型,并分析讨论其运动特性以及动力学系统的特点。其次结合频域分析法对滑块运动与载体姿态运动之间的耦合影响以及动态响应过程进行分析研究,揭示了滚控式飞行器的控制机理。同时针对其通道间的耦合效应以及执行机构参数设置对控制能力的影响分析提出了对飞行器结构设计和控制系统设计的相关要求,为滚控式变质心飞行器的工程实践提供一些理论参考。(本文来源于《宇航学报》期刊2019年04期）
陈升泽,张旋,解春雷,郑小鹏[4]（2018）在《基于反演设计的变质心飞行器滑模变结构控制器设计》一文中研究指出采用反演设计方法,设计了一种针对变质心飞行器的滑模变结构姿态控制器。利用Newton-Euler矢量力学对飞行器建立了俯仰、偏航通道的非线性动力学模型。采取反演设计方法,引入虚拟控制量,设计了一种新型滑模变结构指数趋近,解决了开关抖振问题。通过仿真验证表明,该方法可提高控制精度和飞行器抗干扰能力。(本文来源于《导弹与航天运载技术》期刊2018年04期）
王丹妮[5]（2018）在《变质心飞行器控制方法研究》一文中研究指出变质心飞行器与其他类型飞行器相比,气动外形简单且避免了舵面烧灼等问题,因此受到了国内外广泛关注。针对这类飞行器,设计出具有良好机动性、控制精度高、响应速度快和鲁棒性强的控制器也成为了现在的飞行器姿态控制方法中的研究热点问题。在此背景下,本文对变质心飞行器的姿态控制律设计方法进行了深入研究,具体研究工作如下:首先,针对变质心飞行器建立数学模型。飞行的动力学方程和运动学方程是可以代表飞行器运动的数学模型,利用该模型可以对飞行器进行分析和模拟。该数学模型一般使用非线性的微分方程组来表达。在推导出动力学和运动学模型的基础上,本文针对设计中会用到的辅助模型也进行推导。然后,对变质心飞行器姿态控制的方法进行研究。由于本文研究的变质心飞行器为只对滚转通道进行控制,俯仰通道以及偏航通道不施加主动控制,所以控制器的输出为滚转角。此外,由于变质心飞行器具有不确定性,并且执行机构存在摄动,因此控制方法研究过程中需要把其不确定性和摄动也考虑进去。针对这个问题,本文采用自适应滑模控制方法与退步法相结合,给出了飞行器滚转通道控制器,通过MATLAB仿真分析,验证其鲁棒性和稳定性。最后,对控制器参数优化方法进行研究。将姿态控制问题转换为一般最优控制问题,利用直接法,即数值法对该最优问题进行求解。对控制量各状态量参数化,选取配置点并且在该点对控制量和状态量进行离散化处理。选用高斯伪谱法实现了控制器参数的优化,利用MATLAB仿真分析验证了利用高斯伪谱法可以实现燃料最优和调整时间最优的控制方法。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2018-06-01）
徐振宇[6]（2018）在《变质心扰动小型激光制导炸弹控制方法研究》一文中研究指出随着无人机的飞速发展,以无人机为平台的新型、小型化激光制导武器在精确对地打击中的重要性日益凸显,因而使得世界各国对其进行了广泛而深入的研究。目前小型激光制导炸弹普遍采用了固体火箭发动机助推的方式提供较大的初速度从而提高射程,因而在其全程飞行中存在气动参数变化较大、质心变化较大、具有多项扰动不确定性因素和未建模动态的特点,需要针对这些扰动和不确定性因素等设计强鲁棒性的控制系统。本文首先详细调研了国内外的小型激光制导炸弹的发展动态,分析了小型激光制导炸弹的特点及由此带来的控制问题;调研了小型化激光制导炸弹的相关控制技术方法。随后,建立了小型激光制导炸弹的六自由度动力学模型,包含火箭助推段的动力学模型和无动力滑翔段的动力学模型,同时对动力学模型进行了小扰动线性化获得了叁通道解耦的控制系统模型,从而为后续控制器设计提供了模型。根据小型激光制导炸弹的特点,研究了鲁棒控制方法,将常规控制问题转化为H_∞混合灵敏度控制问题,基于Matlab软件的Mrct工具箱进行控制器求解。考虑工程实用性,采用平衡截断法对控制器进行降阶处理;基于鱼群优化算法对控制器参数进行优化设计,同时分别比较混合调度算法和D调度算法下全局控制性能,结果显示,降阶并优化参数后D调度算法全局控制效果好,具有很强的鲁棒性以及抗扰性。最后针对鲁棒控制器设计较为保守,控制性能不明显且设计过程较为复杂的问题,研究了传统的模型参考滑模控制器,并分别进行了特征点条件下的仿真分析和全程飞行段的非线性仿真分析。针对传统的模型参考滑模控制器鲁棒性较差,控制器易抖振的特点,研究了一种新型的基于扩张状态观测器的模型参考滑模控制器,通过单个特征点仿真、全程非线性仿真、不同射程条件下仿真和蒙特卡洛打靶仿真分析可知本文提出的控制器具有良好的鲁棒性能和自适应性能,能够满足实际工程控制需求。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2018-06-01）
韩少君,倪昆,程林,张庆振[7]（2018）在《基于微分平坦的变质心再入飞行器欠驱动控制》一文中研究指出针对具有单个质量块的变质心飞行器,用单质量块控制横侧向双通道,其控制目标是倾侧角跟踪控制和侧滑角镇定控制,欠驱动系统由于控制输入的缺失成为控制领域的难点之一。首先采用凯恩方法建立飞行器的详细模型,推导出用于设计控制器的仿射非线性模型,根据微分平坦理论设计了欠驱动姿态控制器,并利用扩张状态观测器(ESO)设计了补偿系统,用来观测并补偿欠驱动控制器设计过程中的模型不确定性。最后进行仿真验证和对比分析,结果表明微分平坦欠驱动控制器比传统极点配置控制器有更好的系统响应、更好的适应性和更强的鲁棒性。(本文来源于《计算机仿真》期刊2018年05期）
李涧青[8]（2018）在《单滑块变质心飞行器动力学与控制问题研究》一文中研究指出变质心控制技术是通过调整飞行器内部活动体与壳体的相对位置使系统质心发生变化,从而改变气动力臂实现对飞行器姿态的控制。与传统的气动舵控制方式相比,变质心控制技术的优点是执行机构位于飞行器内部,不必考虑舵面烧蚀问题。因此这种控制方式非常适合在大气层内飞行的高超声速飞行器机动。但安装在飞行器内部的滑块会破坏载体内部结构,从而增加滑块布局的设计难度。因此对滑块布局进行合理的优化设计是变质心控制技术实现真正工程化的先决条件。此外,滑块在运动过程中会引起惯性主轴偏移,这种偏移不仅会导致通道间的耦合,而且会引起陀螺效应从而增加附加惯性力矩。因此由飞行器和滑块共同构成的动力学系统是一个强耦合、强非线性的动态系统。这些因素使得系统的动力学特性异常复杂,并且对控制系统的设计提出了更高要求。本文将针对上述若干问题进行深入研究。为解决滑块布局与机动能力之间的冲突,本文首先提出一种大质量比单滑块与喷气控制组合的姿态BTT控制模式。根据所提出的滑块布局,建立变质心飞行器完整的动力学模型,包括姿态动力学和滑块动力学模型。为了揭示变质心飞行器的控制机理,针对滑块控制的俯仰通道的线性模型,研究包括攻角与滑块偏转角的配平关系、稳定条件、控制能力及动态特性等问题。结果表明滑块的质量比和质心距是影响变质心飞行器控制机理的重要参数。采用多尺度方法和分岔理论对包含滑块动力学的完整非线性俯仰动力学系统进行振动模态和分岔方面的分析。首先建立攻角与滑块偏转角的耦合动力学微分方程组,其中滑块运动耦合导致的动力学方程中出现的立方非线性项会激发系统的内共振现象。而这一现象是无法通过分析线性模型来揭示的。采用多尺度方法研究系统内共振的动力学行为,给出一阶近似解情况下定常解的幅频响应关系。此外,大质量比滑块的弧线运动增加了系统的非线性特性,滑块偏转角的变化以及总体参数、气动参数等的变化都将会引起系统动力学行为的突变而产生分岔。因此着重从总体参数和气动参数方面对飞行器俯仰姿态平衡态的影响进行开环非线性分岔特性分析,并对平衡分支的稳定性和分岔点进行分析,为飞行器参数的进一步优化设计提供参考依据。提出基于浸入与不变流形理论的俯仰姿态/伺服控制律及一体化自适应控制律。由于大质量比单滑块在运动过程中产生附加转动惯量导致姿态与伺服系统之间的运动耦合,因此按照姿态跟踪回路和滑块位置回路设计思路,基于浸入与不变流形理论设计双回路控制器。并且针对该理论中偏微分方程求解困难的问题,重新设计目标系统从而简化了设计过程。针对双回路控制系统存在的一些不足,从飞行器整体耦合控制模型出发,仍然基于浸入与不变流形方法,设计俯仰通道的姿态/伺服一体化控制系统来提高控制的动态品质,并且设计估计器来补偿气动参数不确定性。基于一体化控制器形成的闭环系统动力学模型,分别以质量比和指令攻角为分岔参数开展闭环非线性分岔特性研究,对控制器的设计提供重要动力学信息。针对本文所设计的变质心BTT控制方案,提出了基于浸入与不变流形理论的多通道耦合控制器。通过对变质心飞行器多通道耦合控制模型的分析发现,滚转和偏航通道通过附加转动惯量耦合为了欠驱动的滚偏子系统。因此采用坐标变换方法将原系统转换为级联系统,然后在此基础之上设计欠驱动控制器。结果表明相比于全驱动控制方式,本文提出的欠驱动控制不仅能够减少能耗,而且降低了喷气发动机的控制逻辑难度。最后研究了变质心飞行器末制导问题,提出了一种基于运动伪装理论适的叁维制导律。首先基于弹目瞬时视线旋转坐标给出一种双二阶相对动力学模型,依据运动伪装理论特点分析了拦截条件。然后通过对拦截条件和相对运动模型进一步分析发现,叁维制导律的设计可以简化在二维的视线瞬时旋转平面内进行设计,从而降低了设计难度。最后结合对目标机动的估计,给出了基于运动伪装理论的变质心飞行器末制导律。所设计的制导律不仅形式简单,而且具有响应速度快、末端过载小的特点。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2018-03-01）
刘圣起,曹培培,陈峻山,谢春辉[9]（2017）在《变质心高速旋转弹的滑模姿态控制器设计》一文中研究指出针对采用变质心技术的高速旋转弹,考虑滑块的六自由度运动,基于牛顿力学建立了由炮弹和滑块组成的多体系统的动力学模型,并根据实际情况对模型进行了合理简化。以滑块的旋转角加速度为控制量,设计了具有鲁棒性的滑模变结构姿态控制器,使弹体实际姿态角能够快速跟踪理想姿态角。(本文来源于《制导与引信》期刊2017年04期）
李涧青,高长生,荆武兴[10]（2017）在《单滑块变质心飞行器动力学与控制问题》一文中研究指出变质心控制是一种通过调整系统质心或动量交换来控制系统姿态的控制模式,其执行机构——滑块是实现这种控制方式的主要配置。而滑块布局问题一直是变质心控制技术的关键技术难题。因此本文对再入变质心飞行器的滑块布局及其控制问题进行了研究。针对以质点方式的滑块布局无法在实际工程中实现的问题,提出了一种大质量比的单滑块布局模式,并与喷气推力组合实现了飞行器的倾斜转弯。如图1所示,变质心飞行器(质心为s)由弹体B(本文来源于《第十届全国多体动力学与控制暨第五届全国航天动力学与控制学术会议论文摘要集》期刊2017-09-22）
变质心论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
概述了飞行器质心调节机构的技术特点,针对某质心调节机构的伺服控制需求,设计了一种模糊PI控制器,建立了质心调节机构数学模型,完成了仿真分析与实验研究。仿真与实验研究结果表明,模糊PI控制器结合了PI控制器高精度和模糊控制器控制快速、适应性强的特点,使系统具有较快的响应性能和较高的控制精度,同时有较强的鲁棒性。研究成果对于提高变质心飞行器的机动性能有着重要的意义。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
变质心论文参考文献
[1].刘智陶.单滑块滚控式变质心高超声速飞行器制导控制[D].哈尔滨工业大学.2019
[2].丁伟涛,杨斌,贾淑绒,赵国平.变质心飞行器伺服机构模糊PI控制技术研究[J].导航定位与授时.2019
[3].范一迪,荆武兴,高长生,杜华军.滚控式变质心飞行器动力学特性分析与控制[J].宇航学报.2019
[4].陈升泽,张旋,解春雷,郑小鹏.基于反演设计的变质心飞行器滑模变结构控制器设计[J].导弹与航天运载技术.2018
[5].王丹妮.变质心飞行器控制方法研究[D].哈尔滨工业大学.2018
[6].徐振宇.变质心扰动小型激光制导炸弹控制方法研究[D].哈尔滨工业大学.2018
[7].韩少君,倪昆,程林,张庆振.基于微分平坦的变质心再入飞行器欠驱动控制[J].计算机仿真.2018
[8].李涧青.单滑块变质心飞行器动力学与控制问题研究[D].哈尔滨工业大学.2018
[9].刘圣起,曹培培,陈峻山,谢春辉.变质心高速旋转弹的滑模姿态控制器设计[J].制导与引信.2017
[10].李涧青,高长生,荆武兴.单滑块变质心飞行器动力学与控制问题[C].第十届全国多体动力学与控制暨第五届全国航天动力学与控制学术会议论文摘要集.2017
标签：变质心高超声速飞行器; 制导控制; 欠驱动系统; 固定配平攻角;