摘要多操纵面弹箭相比传统弹箭具有控制灵活、容错率高等优点。在多种可行的操纵面配置中选出性能指标最优的控制分配方案是多操纵弹箭控制系统的重要任务之一。本文按照从静态到动态的顺序，研究了多操纵面弹箭的线性控制分配方法。首先，建立了控制分配问题的数学模型，分析了经典的X型布局尾翼控制分配方法。其次，从理论和实验两个方面对比了三种静态控制分配方法，仿真结果表明，基于最优化的控制分配方法克服了再分配伪逆法的缺陷，可以很好地求解带约束的静态控制分配问题。最后，研究了求解动态控制分配问题的序列二次规划法和模型预测控制分配法。仿真实验表明，模型预测控制分配法的动态分配效果比序列二次规划法更好。84179

毕业论文关键词  多操纵面弹箭  受限控制分配  序列二次规划法   模型预测控制分配法

毕业设计说明书外文摘要

Title     Research on Control Allocation for Missiles with    Multi-Effectors                         

Abstract Multi-effectors Missile, compared with missile with traditional effectors configuration, has ability of fault-tolerant and more powerful controllability。 One of the most important task of control system is finding the control allocation minimizing the performance index in the set of feasible control inputs。 The topic of this thesis is linear control allocation ,according the order from static to dynamic。 Firstly, the mathematic model of the multi-effectors missile is established, analyzing the classical control allocation method for X type tails。 Secondly, three types for static control allocation methods are compared in theories。 The simulation results indicates that methods based on the optimization overcome the defects of redistribution pseudo-inverse method。 Finally, sequential quadratic programming method and model predictive control method for dynamic control allocation are investigated。 Simulation cases show that model predictive control allocation performs better than sequential quadratic programming method。           

Keywords  Multi-Effectors Missile  Constrained Control Allocation  Sequential Quadratic Programming  Model Predictive Control Allocation

目   次

1  绪论  1

1。1  研究背景  1

1。2  控制分配技术概述  2

1。3  本文主要研究内容  4

2  多操纵面弹箭控制分配问题建模  5

2。1  弹箭飞行控制基本原理  5

2。2  多操纵面弹箭控制分配数学模型  6

2。3  多操纵面弹箭经典控制方法  9

2。4  本章小结  13

3  静态控制分配方法  15

3。1  再分配伪逆法  15

3。2  基于最优化的控制分配方法  17

3。3  静态控制分配仿真  21

3。4  本章小结  27

4  动态控制分配方法  28

4。1  序列二次规划法  28

4。2  模型预测控制分配法  34

4。3  动态控制分配仿真  42

4。4  本章小结  53

结论  54

致谢  55

参考文献 56

1绪论

1。1研究背景

多操纵面飞行器，也称做过驱飞行器[1,2]。多操纵面为飞行器控制系统提供了一定的冗余，执行器的冗余设计使得单个执行器故障情况下，控制系统仍然能够正常工作。

在固定翼飞行器控制系统中，控制信号分为三个通道，分别是俯仰通道、滚转通道和偏航通道，由升降舵偏转产生俯仰力矩，副翼偏转产生滚转力矩，方向舵偏转产生偏航力矩。随着飞行器技术的进步，现代飞行器往往设置有多个操纵面。多种执行器组合作用可以实现相同的控制信号，被控对象也有相同的响应。多操纵面设计的优点有：