助推段是火箭動力高超聲速飛行器飛行試驗的第一階段,也是任務完成的關鍵階段。該階段飛行環(huán)境復雜,約束條件嚴苛,同時飛行器自身穩(wěn)定性差,對助推段的控制技術提出了較高的要求。本文從工程應用的角度研究助推段縱向控制技術,為高超聲速飛行器以火箭動力助推飛行提供解決方案。首先,研究了基于俯仰角的軌跡設計方法。根據飛行器的運動特點規(guī)劃了先垂直發(fā)射再連續(xù)緩慢轉彎的俯仰角剖面形狀,在此基礎上結合任務需求將俯仰角剖面設計為三段:垂直段、轉彎段和瞄準段,分段設計了滿足約束條件的標稱軌跡,解決了在多約束條件下跟蹤俯仰角以完成飛行任務的問題。其次,針對縱向控制變量對穩(wěn)定性和飛行任務的適應性問題,從根軌跡、頻域分析、仿真驗證等多角度對迎角控制策略和俯仰角控制策略進行對比,發(fā)現利用俯仰角控制能獲得更好的控制結果,由此確定俯仰角控制為縱向控制策略。在此基礎上,針對飛行器靜不穩(wěn)定度大的特點,設計了俯仰角速率阻尼內回路和俯仰角速率指令內回路兩種增穩(wěn)控制結構,從時域、頻域、魯棒性的角度對比出了其性能差異,結果表明俯仰角速率指令內回路能適應穩(wěn)定度差異較大的各個工作點,控制能力強,為安全飛行提供了更好的解決方案。最后,針對不確...

【文章頁數】：100 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1本文高超聲速飛行器完整飛行剖面

圖1.1本文高超聲速飛行器完整飛行剖面本文研究對象最高速度可達6馬赫，因此隸屬于高超聲速飛行器。整個飛行階段段、火箭動力分離、無動力上升段和無動力返回段，其中兩次點火試驗窗口分別設和無動力返回段，要求飛行器必須飛行在窗口內才能完成飛行試驗任務，任務窗口、馬赫數、迎角、側滑....

圖1.2飛行控制系統框圖

圖1.2飛行控制系統框圖究對象采用制導與控制技術，目的是操縱飛行器使其按照預定的軌程的描述中可知，本文研究對象的整個飛行試驗過程按動力區(qū)分動力飛行段。兩段從對象特性來看天壤之別，助推段存在氣動舵是主要動力，質心和質量都是時變系統，無動力段只含氣動舵一，質心和質量固定。從控制系....

圖1.3X-43A縱向控制結構

圖1.3X-43A縱向控制結構51A代表了世界超聲速燃燒沖壓發(fā)動機的最高水平，截止2013年5月，并在最后一次試飛取得成功，速度在發(fā)動機的助推下最終達到Ma5.1，雖但X-51A的成功試飛已是一項歷史性的成就。X-51A繼承了早期X-43A的功表明了基于預置增益調參的控制方....

圖2.1對象飛行器示意圖

南京航空航天大學碩士學位論文第二章建模與對象特性分析2.1引言對象飛行器助推段具有強非線性、強耦合性、時變性的特點，建立非線性六自由模型和縱向解耦的線性模型是對其進行控制和仿真的基礎。本章首先介紹了飛行器的氣動布局，明確執(zhí)行機構及使用方法；然后建立高超聲速飛行器通用六自由度剛....

本文編號：3932513