吸氣式高超聲速飛行器預測控制理論與方法

智能交通與運載工程前沿技術叢書序言
前言
第1章 緒論1
1.1 高超聲速飛行器概況1
1.2 高超聲速飛行器研究概況2
1.2.1 國外研究概況2
1.2.2 國內(nèi)研究概況4
1.3 高超聲速飛行器控制概況4
1.3.1 高超聲速飛行器運動特點4
1.3.2 高超聲速飛行器控制研究概況5
1.4 本書的特色與內(nèi)容安排8
第2章 高超聲速飛行器運動模型及其特性分析10
2.1 常用坐標系及其轉換10
2.2 一般飛行器運動方程組11
2.2. 1 動力學方程12
2.2.2 運動學方程13
2.2.3 輔助方程14
2.2.4 飛行器運動方程組的簡化與分解15
2.3 高超聲速飛行器縱向運動模型及其特性分析16
2.4 本章小結19
第3章 預測控制理論20
3.1 預測控制基本原理21
3.1.1 預測模型21
3.1.2 滾動優(yōu)化21
3.1.3 反饋校正22
3.2 預測控制問題的描述23
3.3 廣義預測控制算法24
3.3.1 對象模型24
3.3.2 滾動優(yōu)化26
3.3.3 在線辨識與校正28
3.4 廣義預測控制在液位系統(tǒng)中的應用29
3.4.1 二容液位系統(tǒng)及其建模29
3.4.2 仿真結果30
3.5 本章小結30
第4章 基于線性化模型的高超聲速飛行器預測控制31
4.1 基于狀態(tài)空間方程的預測控制算法31
4.2 基于狀態(tài)空間方程的預測函數(shù)控制算法35
4.3 基于小擾動線性模型的高超聲速飛行器預測控制40
4.3.1 一般預測控制結果與分析40
4.3.2 預測函數(shù)控制結果與分析53
4.4 基于完全線性化模型的高超聲速飛行器預測控制67
4.4.1 非線性模型完全線性化67
4.4.2 一般預測控制結果與分析69
4.4.3 預測函數(shù)控制結果與分析72
4.5 本章小結80
第5章 高超聲速飛行器魯棒預測控制81
5.1 基于多胞型模型的高超聲速飛行器魯棒預測控制81
5.1.1 基本原理81
5.1.2 仿真結果與分析84
5.2 基于線性分式模型的高超聲速飛行器魯棒預測控制92
5.2.1 基本原理92
5.2.2 仿真結果與分析94
5.3 本章小結104
第6章 高超聲速飛行器滑模預測控制105
6.1 理論基礎106
6.1.1 滑模變結構控制基本原理106
6.1.2 滑模預測控制基本原理106
6.2 基于狀態(tài)空間模型的滑模預測控制107
6.2.1 滑模預測模型107
6.2.2 反饋控制律108
6.2.3 仿真結果與分析109
6.3 基于線性矩陣不等式的滑模預測控制114
6.3.1 滑模預測模型115
6.3.2 反饋控制律115
6.3.3 仿真結果與分析119
6.4 本章小結121
第7章 基于干擾觀測器的高超聲速飛行器預測控制123
7.1 匹配與不匹配不確定性123
7.2 問題描述124
7.3 基于非線性干擾觀測器的預測控制規(guī)則125
7.3.1 模型轉化125
7.3.2 基于線性矩陣不等式的魯棒跟蹤預測控制127
7.3.3 干擾觀測器128
7.3.4 組合控制規(guī)則設計129
7.3.5 兩種補償方式129
7.3.6 仿真結果與分析134
7.4 基于模型修正的預測函數(shù)控制146
7.4.1 輸出模型修正146
7.4.2 仿真結果與分析147
7.5 基于干擾補償?shù)膬?yōu)跟蹤控制151
7.5.1 優(yōu)控制器設計151
7.5.2 復合控制器設計151
7.5.3 仿真結果與分析152
7.6 本章小結160
第8章 高超聲速飛行器輸出反饋預測控制161
8.1 問題描述162
8.2 高超聲速飛行器輸出反饋預測控制器設計163
8.2.1 構造設計模型163
8.2.2 擾動模型和觀測器設計163
8.2.3 控制器設計165
8.2.4 仿真結果與分析167
8.3 基于PI觀測器的飛行器姿態(tài)輸出反饋預測控制176
8.3.1 姿態(tài)系統(tǒng)模型及其轉換176
8.3.2 預測控制器設計178
8.3.3 仿真結果與分析179
8.4 本章小結181
第9章 高超聲速飛行器高效預測控制183
9.1 調度魯棒預測控制及其改進策略183
9.1.1 基于多胞型模型的魯棒預測控制183
9.1.2 離線魯棒預測控制186
9.1.3 調度預測控制187
9.1.4 基于調度策略的離線魯棒預測控制算法188
9.2 基于調度離線預測控制的高超聲速飛行器控制器設計190
9.2.1 預測模型190
9.2.2 離線控制規(guī)則190
9.2.3 在線控制191
9.2.4 仿真結果與分析192
9.3 雙模預測控制理論197
9.3.1 基于橢圓不變集的雙模預測控制方法197
9.3.2 不變集的定義及其計算199
9.3.3 基于多面體不變集的雙模預測控制方法199
9.3.4 多參數(shù)二次規(guī)劃解的性質200
9.4 高超聲速飛行器離線雙模預測控制器設計200
9.4.1 預測模型200
9.4.2 離線設計控制規(guī)則201
9.4.3 在線控制202
9.4.4 仿真結果與分析202
9.5 本章小結203
參考文獻205
附錄211