專利名稱：基于等價(jià)模型的高超聲速飛行器離散神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高超聲飛行器控制方法，特別是涉及一種基于等價(jià)模型的高超聲速飛行器離散神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制方法，屬于飛行器控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
高超聲速飛行器由于其突出的飛行能力，使得全球?qū)崟r(shí)打擊成為可能，因此受到國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注；NASA X-43A試飛成功證實(shí)了這項(xiàng)技術(shù)的可行性；受自身復(fù)雜動(dòng)力學(xué)特性的影響以及機(jī)體發(fā)動(dòng)機(jī)一體化設(shè)計(jì)，高超聲速飛行器彈性機(jī)體、推進(jìn)系統(tǒng)以及結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)之間的耦合更強(qiáng)，模型的非線性度也更高；此外，受飛行高度、馬赫數(shù)和飛行條件影響，飛行器對(duì)外界條件非常敏感。 針對(duì)高超聲速飛行器的控制大都集中在連續(xù)域內(nèi)；隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，未來(lái)高超聲速飛行器的控制系統(tǒng)需要使用計(jì)算機(jī)完成，因此研究高超聲速飛行器的離散自適應(yīng)控制具有重要的意義；離散控制器的設(shè)計(jì)通?？刹捎脙煞N方法1)根據(jù)連續(xù)控制對(duì)象設(shè)計(jì)控制器，然后將連續(xù)的控制器離散化；2)直接根據(jù)離散化的控制對(duì)象設(shè)計(jì)離散控制器；第I種方法需要較快的采樣速率，對(duì)系統(tǒng)的硬件提出了很高的要求；基于離散化對(duì)象進(jìn)行設(shè)計(jì)的控制器，便于對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值收斂性進(jìn)行分析，并且系統(tǒng)的性能不依賴于采樣速率。《高超聲速飛行器基于Back-stepping的離散控制器設(shè)計(jì)》(高道祥，孫增圻，杜天容，《控制與決策》，2009年第24卷第3期)一文采用第二種方法將高度子系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為一個(gè)四階模型，通過(guò)設(shè)計(jì)虛擬控制量(航跡角，俯仰角以及俯仰角速度)分別實(shí)現(xiàn)對(duì)上一狀態(tài)量的控制，最后利用舵偏角控制俯仰角速度；該方法僅利用當(dāng)前時(shí)刻與下一時(shí)刻的信息，對(duì)于所需虛擬控制量的未來(lái)信息采用標(biāo)稱系統(tǒng)進(jìn)行近似預(yù)估；由于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)存在不確定性，系統(tǒng)狀態(tài)的未來(lái)信息無(wú)從得知，無(wú)法按照相關(guān)的表達(dá)式獲取虛擬控制量的未來(lái)信息，存在非因果問(wèn)題，難以工程實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)在高超聲速飛行器離散自適應(yīng)控制難以工程實(shí)現(xiàn)的不足，本發(fā)明提出了一種基于等價(jià)模型的高超聲速飛行器離散神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制方法，該方法通過(guò)對(duì)已有的高超聲速飛行器離散歐拉模型進(jìn)行變換，得到等價(jià)模型，同時(shí)考慮系統(tǒng)的不確定性，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行逼近，控制器采用標(biāo)稱方法，便于工程實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是一種基于等價(jià)模型的高超聲速飛行器離散神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制方法，通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)(a)高超聲速飛行器縱向通道動(dòng)力學(xué)模型為
權(quán)利要求
1.一種基于等價(jià)模型的高超聲速飛行器離散神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制方法，通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn) (a)高超聲速飛行器縱向通道動(dòng)力學(xué)模型為 該模型由五個(gè)狀態(tài)變量Xs = [V，h，α，Y , q]T和兩個(gè)控制輸入U(xiǎn)。= [ δ e，β ]τ組成；其中，V表示速度，Y表示航跡傾角，h表示高度，α表示攻角，q表示俯仰角速度，是舵偏角，β為節(jié)流閥開(kāi)度；T、D、L和Myy分別代表推力、阻力、升力和俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)力矩；m、Iyy、μ和r代表質(zhì)量、俯仰軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、引力系數(shù)以及距地心的距離；(b)定義X = [X1, x2, x3, χ4]τ，其中
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于等價(jià)模型的高超聲速飛行器離散神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制方法，用于解決現(xiàn)有的高超聲速飛行器離散自適應(yīng)控制難以工程實(shí)現(xiàn)的技術(shù)問(wèn)題；該方法首先將高超聲速飛行器的高度子系統(tǒng)模型轉(zhuǎn)化為嚴(yán)格反饋形式，再通過(guò)歐拉法建立原有系統(tǒng)的離散嚴(yán)格反饋形式；考慮系統(tǒng)的因果關(guān)系，建立原系統(tǒng)的等價(jià)模型；等價(jià)模型充分利用未來(lái)輸出，起到了預(yù)測(cè)功能；另外，通過(guò)模型分析，更多系統(tǒng)狀態(tài)以及未來(lái)輸出信息涉及其中，這為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)提供了必要的更加豐富的信息；采用標(biāo)稱系統(tǒng)，通過(guò)誤差反饋并引入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)系統(tǒng)未知進(jìn)行估計(jì)，按照反步法策略設(shè)計(jì)控制器；結(jié)合計(jì)算機(jī)控制的特點(diǎn)，通過(guò)模型轉(zhuǎn)換得到的控制器有效避免了非因果問(wèn)題。
文檔編號(hào)G05B13/04GK102866635SQ201210371480
公開(kāi)日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月29日
發(fā)明者許斌, 史忠科 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)