推力矢量飞机大迎角纵向鲁棒控制方法

"推力矢量飞机纵向鲁棒动态逆控制是针对大迎角飞行时的控制问题，采用了一种增强稳定性和性能的控制策略。该方法通过修改时标分离非线性动态逆的内外回路控制结构，实现系统的协调变换，将非线性系统转化为线性不确定系统。接着，利用结构奇异值综合（奇异值分解）方法设计鲁棒控制器，确保在面对不确定性时的稳定性和性能。这种方法避免了时标分离问题，并通过仿真验证了其有效性。关键词涉及鲁棒控制、非线性动态逆、大迎角飞行、结构奇异值综合和时标分离。" 详细说明: 推力矢量控制是一种先进的飞行控制技术，允许飞机通过改变发动机推力的方向来增加或改变飞行姿态，特别是在大迎角飞行条件下，传统翼面控制效率降低，推力矢量成为关键的控制手段。然而，这种控制方式引入了复杂的非线性动力学特性，使得控制设计变得极具挑战。 本文提出的鲁棒动态逆控制策略，是对传统时标分离非线性动态逆控制的一种改进。时标分离是指将控制系统分为快速响应的内回路和慢速响应的外回路，分别进行设计，但这种方法可能遇到稳定性问题。为了解决这个问题，作者首先修改了内外回路的控制结构，通过坐标变换将原本的非线性系统转化为一个弱非线性系统，降低了控制难度。 接下来，他们对这个弱非线性系统进行小扰动线性化处理，将系统模型的已知部分和不确定部分一起考虑，转化为线性不确定系统。线性不确定系统的处理方法更加成熟，可以有效地应对模型的不精确性和外部干扰。 然后，利用结构奇异值综合方法设计鲁棒控制器。结构奇异值综合是一种优化控制策略，它可以通过调整控制器参数来最小化系统对不确定性的敏感度，从而确保系统的鲁棒稳定性和性能。这种方法可以保证即使在模型存在不确定性的情况下，控制器也能保持良好的控制效果。 最后，通过数值仿真，作者验证了所提方法的有效性，证明了在推力矢量飞机大迎角飞行的纵向控制中，该鲁棒动态逆控制策略能有效提高控制性能，避免时标分离问题，且具有较强的鲁棒性。 这项工作为推力矢量飞机的大迎角飞行控制提供了新的理论支持，对于提升飞机在极端条件下的操纵性能具有重要意义。