本书以一种乘波体结构的吸气式高超声速飞行器控制系统设计作为研究对象,阐述该领域的 研究现状与背景,以及该方向的研究价值与意义,探讨美国空军实验室的高超声速飞行器非线性 一体化模型的建立问题,给出了高超声速飞行器刚体模型、弹性模型;以描述的模型为基础,分别 详细地介绍高超声速飞行器自适应神经网络反演控制、抗输入饱和控制、预设性能控制等控制方 法;*后介绍精细姿态控制器的设计方法,并对上述方法进行仿真验证与分析,对该研究方向进行 总结与展望。
本书既可作为飞行器设计、导航制导与控制等专业高年级本科生或研究生的教材,也可作为 从事高超声速飞行器研究工作的技术人员的参考用书。
随着航空、航天技术的快速发展与成熟,人们开始逐渐重视对临近空 间的探索和利用。以吸气式高超声速飞行器为代表的临近空间飞行器各 关键技术的研究逐渐成为研究的热点领域。吸气式高超声速飞行器飞行 环境复杂,自身系统的空气动力学、结构动力学以及推进系统之间存在复 杂的耦合关系,这些特点给控制系统的设计带来许多新的挑战。
本书通过对高超声速飞行器自身的主要特征以及飞行环境的特征进 行分析,阐述控制系统设计面临的困难与挑战,从而寻找解决问题的方 法,为解决该类问题提供可行的思路与途径。其一,针对高超声速飞行器 一体化模型进行分析与阐述,从理论研究的角度对模型进行了处理与简 化;其二,针对高超声速飞行器系统中存在的不确定性问题,提出自适应 神经网络控制方法,自适应技术比较成熟,而神经网络控制方法属于智能 控制方法范畴,将其有效结合来解决不确定性问题具有较大的优势和潜 力;其三,针对高超声速飞行器经常出现的输入受限问题进行研究,给出 了解决方法,也为弹性问题的处理提供了一条新思路;其四,将预设性能 控制方法应用到高超声速飞行器的控制系统设计中,尤其是解决了巡航 段精细姿态控制问题,为该类问题的处理提供了可行的途径。
本书仅对高超声速飞行器控制系统设计中的一些困难和问题进行了 研究并给出了解决方法与途径,当然还有很多其他困难与问题亟待解决, 需要广大学者投入心血潜心研究与实践。本书在撰写过程中得到了胡云 安教授、王士星副教授、杨秀霞副教授等同仁的大力支持与帮助,在此忠 心地表示感谢!
因作者水平有限,书中不当和错误之处在所难免,恳请广大读者批评 指正!
作 者
2018年2月
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