检索结果-内蒙古大学图书馆

空天技术 2023年第4期2023卷 44-51+58页

作者：颜晓明梁艳迁张延坤史会涛史韶莉上海宇航系统工程研究所哈尔滨工业大学

针对组合动力飞行器再入返回开机补能导致的飞行器动力学特性变化和由此给轨迹设计带来的新要求和新挑战，研究了包含开机补能阶段能量管理段轨迹设计方法。将轨迹分为横向和纵向分开设计，用五次多项式高度-航程剖面来描述纵向轨迹，... 详细信息

针对组合动力飞行器再入返回开机补能导致的飞行器动力学特性变化和由此给轨迹设计带来的新要求和新挑战，研究了包含开机补能阶段能量管理段轨迹设计方法。将轨迹分为横向和纵向分开设计，用五次多项式高度-航程剖面来描述纵向轨迹，此剖面能够考虑开机点的状态从而使设计轨迹满足开机点要求和终端要求。横向的地面轨迹则舍弃了传统的间接进入方式，选用直接进入方式，减少了轨迹设计的步骤。通过仿真运算验证了方法的可行性，设计的轨迹能够满足末段航向、位置和能量等要求。

关键词：组合动力飞行器有动力能量管理轨迹设计几何地面轨迹高度剖面

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路径/速度解耦的组合动力飞行器爬升轨迹规划方法研究

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空天技术 2023年第6期2023卷 66-75页

作者：李正洲张子明周正王锋卢盼桂丰中国空气动力研究与发展中心高超声速冲压发动机技术重点实验室中国空气动力研究与发展中心空天技术研究所中国航发四川燃气涡轮研究院

针对组合动力飞行器爬升过程复杂、需分段制定飞行策略的特点，发展了一种飞行路径与速度解耦的爬升轨迹规划方法。该方法基于预先设定的飞行剖面，将轨迹规划分解为飞行路径规划和飞行速度规划，采用多项式曲线描述每段飞行轨迹的纵程... 详细信息

针对组合动力飞行器爬升过程复杂、需分段制定飞行策略的特点，发展了一种飞行路径与速度解耦的爬升轨迹规划方法。该方法基于预先设定的飞行剖面，将轨迹规划分解为飞行路径规划和飞行速度规划，采用多项式曲线描述每段飞行轨迹的纵程-高度剖面，并根据期望达到的轨迹状态完成飞行路径曲线的求解，确保了飞行路径的连续与光滑性；考虑爬升过程的性能约束，建立了飞行速度与纵程、时间、高度等三种不同关联形式，对飞行路径上的规划点赋值速度，进而完成飞行轨迹所有参数求解。该方法将飞行轨迹设计问题转化为有限维参数规划问题，并可用于整个爬升轨迹的分段连续规划。对仿真算例中的组合动力飞行器爬升飞行任务进行轨迹仿真与验证，结果显示实现了定高加速、加速爬升、等动压爬升以及巡航等既定的飞行策略，完成了预先设定的飞行剖面，表明建立的“飞行路径/速度解耦”轨迹规划方法可实现组合动力飞行器整个爬升段的轨迹设计。

关键词：组合动力飞行器轨迹规划爬升段飞行路径等动压飞行

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考虑推力陷阱的组合动力飞行器切换控制方法研究

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空军工程大学学报 2024年第2期25卷 21-31页

作者：张秀云李梦龙田栢苓李智禹宗群天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

针对组合动力飞行器动力切换时的推力陷阱问题,提出了一种考虑推力陷阱的组合动力飞行器切换控制方法。首先,针对组合动力飞行器正常飞行控制需求,基于超螺旋滑模控制方法,设计了正常飞行控制器,从而实现飞行器受扰动情况下的有限时间... 详细信息

针对组合动力飞行器动力切换时的推力陷阱问题,提出了一种考虑推力陷阱的组合动力飞行器切换控制方法。首先,针对组合动力飞行器正常飞行控制需求,基于超螺旋滑模控制方法,设计了正常飞行控制器,从而实现飞行器受扰动情况下的有限时间稳定跟踪参考指令;其次考虑组合动力飞行器动力切换引起的推力损失带来的控制约束,设计了输入约束控制器,实现模态转换阶段跟踪误差有限时间收敛的同时减小推力需求;然后考虑正常情况及模态转换阶段控制器的结合,设计了组合发动机软切换控制方法;最后通过仿真验证了所设计的控制器能够有效规避推力损失现象,并且能够有效保障切换控制系统的稳定性及鲁棒性。

关键词：组合动力飞行器推力陷阱切换控制输入约束控制

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组合动力飞行器吸气段轨迹设计方法研究

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导航定位与授时 2024年第3期11卷 76-84页

作者：王浩鑫黄一敏崔蒙蒙王姝琪南京航空航天大学自动化学院

水平起降组合动力可重复使用运载器是未来航天运输系统的重要发展方向。针对采用空气预冷涡轮火箭发动机的组合动力飞行器在吸气爬升段受多约束条件限制、动力与质量特性变化大的特点，提出了一种基于动压-高度剖面的轨迹设计方法。通... 详细信息

水平起降组合动力可重复使用运载器是未来航天运输系统的重要发展方向。针对采用空气预冷涡轮火箭发动机的组合动力飞行器在吸气爬升段受多约束条件限制、动力与质量特性变化大的特点，提出了一种基于动压-高度剖面的轨迹设计方法。通过推导基于高度的质点运动学方程，得到轨迹参数解算流程，并结合动压、迎角与法向过载的约束边界以及任务窗口确定动压-高度剖面形状，从而得到满足要求的吸气段标称轨迹。在此基础上，设计了标称轨迹高度跟踪制导律。仿真结果表明，标称轨迹在吸气段多种不确定性偏差的影响下满足多约束要求，具有较强的鲁棒性。

关键词：轨迹设计吸气段组合动力飞行器动压剖面

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吸气式组合动力飞行器爬升段最优弹道特性研究

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飞行力学 2024年第5期42卷 10-14页

作者：勾致晴杨良北京航空航天大学宇航学院北京100191 航天器设计优化与动态模拟技术教育部重点实验室北京100191

针对吸气式组合动力高超声速飞行器爬升段最优弹道特性开展研究。首先,构建了飞行器动力学模型及考虑能量最优的爬升段优化模型,优化模型以迎角变化率为控制量,可满足特定终端迎角需求。然后,采用Radau伪谱法对不同推力条件下的爬升弹... 详细信息

针对吸气式组合动力高超声速飞行器爬升段最优弹道特性开展研究。首先,构建了飞行器动力学模型及考虑能量最优的爬升段优化模型,优化模型以迎角变化率为控制量,可满足特定终端迎角需求。然后,采用Radau伪谱法对不同推力条件下的爬升弹道进行优化,仿真得到不同推阻匹配环境下的最优弹道。最后,对弹道特性进行深入分析并验证了弹道的最优性。研究表明,在不同推力条件下爬升段弹道呈现出规律性的周期不同的振荡特性。研究结果可为吸气式组合动力飞行器爬升段制导律设计提供参考。

关键词：组合动力飞行器爬升段弹道优化 Radau伪谱法弹道特性分析

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组合动力飞行器上升段制导技术研究

组合动力飞行器上升段制导技术研究

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作者：黄金龙南京航空航天大学

学位级别：硕士

组合动力飞行器是未来航天运输系统的重要组成部分,能够执行多种飞行任务。在组合动力飞行器上升段的飞行中,飞行器全程受到约束条件的限制,同时还极易被不确定性扰动影响,增大了轨迹设计和制导策略设计的难度。本文针对上升段制导技术... 详细信息

组合动力飞行器是未来航天运输系统的重要组成部分,能够执行多种飞行任务。在组合动力飞行器上升段的飞行中,飞行器全程受到约束条件的限制,同时还极易被不确定性扰动影响,增大了轨迹设计和制导策略设计的难度。本文针对上升段制导技术进行研究,确保飞行器可以在不确定性环境下,满足各项约束条件的限制,完成上升段的飞行。首先,本文建立了组合动力飞行器的三自由度模型。然后分析了约束条件与俯仰角的关系,并以此设计了基于俯仰角剖面的轨迹迭代算法。该算法将上升段飞行分为七段,在每一段内根据约束条件的状态迭代计算对应的俯仰角速率,实现对约束条件的控制,最终使各项约束条件满足要求,解决多约束条件下上升段轨迹的设计问题。其次,为了提高制导对不确定性的适应能力,本文设计了轨迹数据库,供制导在飞行过程中选择合适的轨迹。该数据库以轴向力系数、法向力系数和大气密度不确定性三项参数作为输入索引。针对数据库的底层数据组成,本文分析了使用轨迹迭代算法设计的轨迹在组合不确定性情况下的跟踪制导效果,验证了设计出的轨迹能够覆盖给定的组合不确定性情况,可以选取其组成数据库。最后,本文设计了基于轨迹数据库的制导策略。该制导策略首先使用轴向过载、法向过载和动压三项参数通过参数辨识模型和最小二乘法辨识出当前的轴向力系数、法向力系数和大气密度不确定性数值,并生成索引项输入到轨迹数据库中,完成轨迹的选取工作。然后,本文基于单神经元PID算法设计了高度跟踪制导律和动压制导律,其可以根据高度和动压的跟踪误差实现制导律参数的自整定,计算出制导指令的修正量,并与从数据库中读取的制导指令基础值相互叠加生成最终的制导指令,完成制导工作。同时,本文还使用蒙特卡洛算法按照正态分布生成了2000组组合不确定性情况,针对制导策略的鲁棒性进行了仿真实验,验证了该制导策略能够提高制导工作对不确定性的适应能力。

关键词：组合动力飞行器上升段轨迹设计轨迹数据库单神经元PID

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组合动力飞行器模态转换段推阻匹配与控制

组合动力飞行器模态转换段推阻匹配与控制

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作者：刘得冕南京航空航天大学

学位级别：硕士

组合动力飞行器由于宽速域飞行能力在军事和民用方面得到广泛的应用,但其在飞行过程中发动机需要进行动力切换,由此存在着“推力鸿沟”和飞行器不确定性程度大等问题。针对以上问题,本文设计了推阻匹配策略和飞行控制器,使得飞行器能够... 详细信息

组合动力飞行器由于宽速域飞行能力在军事和民用方面得到广泛的应用,但其在飞行过程中发动机需要进行动力切换,由此存在着“推力鸿沟”和飞行器不确定性程度大等问题。针对以上问题,本文设计了推阻匹配策略和飞行控制器,使得飞行器能够顺利的完成动力切换。首先,根据已有数据建立了组合动力飞行器六自由度非线性数学模型,并对飞行器在不同工作模态下的稳定性、操纵性和模态特性进行了分析,为后文的控制律的设计打下了基础。其次,在分析了涡喷和冲压发动机特性的基础上,确定了模态转换时的高度和速度。针对飞行器在动力切换阶段由于推力鸿沟的存在,导致输出推力不足以克服配平阻力的问题时,对冲压发动机的一些参数进行了调节,提升了冲压发动机的输出推力,以此来减小“推力鸿沟”。接着采用了内点法优化带有油门约束的代价函数,得出在模态转换段时的涡喷发动机和冲压发动机的油门操纵量,使在整个模态转换过程中,发动机的输出推力足以克服配平阻力。然后,针对飞行器在模态转换过程中纵向和横航向不稳定的问题,设计了俯仰和横航向增稳控制律。为了避免控制器频繁切换所带来的扰动,内回路统一采用角速率作为被控变量,同时为解决建模的不确定性和由于发动机分流阀打开对周围气流产生的扰动等问题,内环角速率控制环采用LADRC方法;为了实现姿态角的解耦,姿态角控制采用了动态逆控制方法;其余的外回路采用PI和零极点对消的PI控制方法,仿真结果表明,控制器的设计满足性能要求。最后,通过搭建数字仿真平台,分别仿真了开环、闭环、推力优化后的闭环飞行器模态转换过程,验证了推力优化方案和控制律设计的可行性,并对控制律的设计进行了鲁棒性验证。

关键词：组合动力飞行器动力切换推阻匹配线性自抗扰控制动态逆

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一种组合动力飞行器上升制导方法

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计算机仿真 2023年第6期40卷 38-41,106页

作者：李栩进韩鹏鑫丁嘉元褚光远中国运载火箭技术研究院北京100076 中国运载火箭技术研究院空天业务部北京100076

针对组合动力飞行器上升制导精度低、鲁棒性差的问题,提出了一种基于模型预测控制思想的轨迹跟踪制导方法。方法利用预测模型、滚动优化和反馈校正的策略,预测干扰因素对系统的影响,将原强非线性目标函数转换为线性目标函数,结合在线滚... 详细信息

针对组合动力飞行器上升制导精度低、鲁棒性差的问题,提出了一种基于模型预测控制思想的轨迹跟踪制导方法。方法利用预测模型、滚动优化和反馈校正的策略,预测干扰因素对系统的影响,将原强非线性目标函数转换为线性目标函数,结合在线滚动优化获得上升最优制导指令,实现了存在不确定性情况下组合动力飞行器对基于高度-速度剖面的标称轨迹的高精度制导。以某组合动力飞行器为研究对象进行了纵向平面内仿真分析,仿真结果验证了上述方法在气动参数拉偏情况下,系统能够较好的跟踪期望轨迹。

关键词：组合动力飞行器上升制导模型预测控制轨迹跟踪

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组合动力飞行器模态转换段推阻匹配与控制律设计

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现代电子技术 2023年第11期46卷 109-113页

作者：刘得冕陈永亮吴杰南京航空航天大学航空学院非定常空气动力学与流动控制工信部重点实验室江苏南京210016

针对组合动力飞行器在进行模态转换时,发动机推力的损失以及进气道进气时对飞行器周围气流的影响,导致飞行器本体动力学特性呈现出强烈的非线性、耦合性和模型不匹配性等问题。文中根据涡喷发动机和冲压发动机输出推力随流量变化的关系... 详细信息

针对组合动力飞行器在进行模态转换时,发动机推力的损失以及进气道进气时对飞行器周围气流的影响,导致飞行器本体动力学特性呈现出强烈的非线性、耦合性和模型不匹配性等问题。文中根据涡喷发动机和冲压发动机输出推力随流量变化的关系,提出一种流量分配方案补偿了发动机动力切换时的推力损失。考虑到组合动力飞行器模态转换段动力学的复杂性,采用L1鲁棒自适应控制实现飞行器的内环增稳,采用蒙特卡洛打靶方式验证控制律的鲁棒性。仿真实验证明,设计的控制律具有一定鲁棒性。

关键词：组合动力飞行器模态转换控制律设计内环增稳推力损失补偿发动机动力仿真计算

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组合动力飞行器动力转换过程推阻匹配与控制

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中国新技术新产品 2022年第10期 1-7页

作者：刘得冕陈永亮吴杰南京航空航天大学航空学院非定常空气动力学与流动控制工业和信息化部重点实验室江苏南京210016

针对组合动力飞行器在动力转换过程中飞行器存在非线性、耦合性、不确定性、推力损失和大气扰动的问题,该文首先提出了一种利用模态转换参数调节规律来降低动力转换过程中飞行器的推力损失的方法。其次,采用了LQR控制方法处理飞行器本... 详细信息

针对组合动力飞行器在动力转换过程中飞行器存在非线性、耦合性、不确定性、推力损失和大气扰动的问题,该文首先提出了一种利用模态转换参数调节规律来降低动力转换过程中飞行器的推力损失的方法。其次,采用了LQR控制方法处理飞行器本体不稳定的问题,在该过程中发现LQR在控制非线性模型时会逐渐发散。该文提出外环采用基于非线性模型的动态逆进行控制,内环采用鲁棒自适应姿态控制或自抗扰控制方法进行增稳,从而实现组合动力飞行器发动机工作模式的顺利切换。最后,对飞行器动力的转换过程进行仿真并进行蒙特卡洛测试,由仿真结果可知,该文所提出的方法能够在减小动力转换过程推力损失的基础上对飞行器姿态进行控制,并且控制系统具有较强的鲁棒性和抗侧风能力。

关键词：组合动力飞行器鲁棒自适应推力损失自抗扰线性二次型最优控制

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