毕业设计说明书中文摘要随着高超声速飞行器技术的渐渐成熟，各国越来越重视高超声速飞行器的研究工作。本文对高超声速飞行器进行了研究，针对高超声速飞行器在大范围高度非线性、强耦合、高动压弹性形变等特性，基于文献数据对其非线性模型进行了线性化解耦，并得到了在特定平衡点的纵向解耦线性模型。然后对得出的特定平衡点的线性模型分别用极点配置法、LQR控制、LQG控制设计了该模型的镇定控制器，利用simulink仿真进行了闭环系统的稳定性分析，并对LQG控制和H∞控制进行了系统的抗扰性分析，最后对各种方法的控制效果进行了比较分析。82788

毕业论文关键词  高超声速飞行器  线性化  镇定控制  仿真

毕业设计说明书外文摘要

Title  The linearization, Stabilization and simulation of    hypersonic vehicle model                         

Abstract With the gradually mature of hypersonic flight vehicle technology, all countries pay more and more attention to the study of the hypersonic aircraft。This paper studied the hypersonic vehicle,linearized the coupled nonlinear model and decoupled this model based on the literature data for nonlinearity, strong coupling, high dynamic pressure and elastic deformation of hypersonic vehicle in large range height and obtained the certain equilibrium longitudinal decoupled linear model。Designed the stabilization controller of the obtained specific equilibrium point of the linear model with pole-placement method ,LQR control method,LQG control method。The stability of the closed-loop system analysis is studied by using the simulink simulation。And the interference resistance of the system is studied with LQG control and h-infinity control method。The control effects of various methods were compared and analyzed in this paper in the end。

Keywords  hypersonic vehicle   Linearization  stabilization  simulation

目   次

1  绪论 1

1。1  研究背景及意义1

1。2  高超声速飞行器建模研究概述2

1。3  高超声速飞行器控制研究概述3

1。4  本文内容安排 4

2  高超声速飞行器建模及线性化 5

2。1  高超声速飞行器系统建模 5

2。2  高超声速飞行器模型线性化 8

3  高超声速飞行器模型特性分析 11

3。1  系统稳定性分析 11

3。2  系统可控性及可观性分析 12

4  高超声速飞行器控制律设计及仿真 14

4。1  极点配置法设计及仿真 14

4。2  LQR控制设计及仿真 18

4。3  LQG控制设计及仿真 22

4。4  H∞控制设计及仿真 25

结论 30

致谢 31

参考文献32

1  绪论

高超声速飞行器一般是指飞行速度超过5倍声速的有翼或无翼飞行器[1]。本次毕业设计以美国国家航空航天局(NASA)研制的Hyper-X系列高超声速飞行器为参考对象，该系列飞行器使用先进的自吸气冲压喷气/超然冲压发动机进行横向的起降、能进行高超音速飞行并且最终可实现单极入轨。

1。1  研究背景及意义

高超声速飞行器因其速度快（一般超过5马赫）、飞行高度高（能在20km-200km的临近空间飞行）、机动性能强等特点具有极大的军事和民用价值。军事方面，高超声速飞行器可以凭借其优越的飞行速度在1-2小时内到达全球任意地点并携带导弹等武器实现精确打击，它的飞行速度快、高度高，可以利用地球曲率来增强自身的隐蔽性，从而让敌方拦截系统来不及应对从而摧毁预定目标。此外，它可在临近空间（普通飞机飞不到这一高度，卫星也无法降到这一高度）这一目前的空白空间区域飞行，可使其携带侦察类的电子设备从而实现侦察和预警。民用方面，可使飞行器携带高价值物资，能迅速将高价值物资投放到全球的任意指定地点；在未来技术成熟可实现载人飞行后可应用到民航领域，制造出高超声速空天客机，大大缩短从中国到世界各地的时间。