飞行器动态面自适应飞行控制

前言 

第1章 绪论 1 

1.1 高超声速飞行器与战斗机过失速机动 1 

1.1.1 高超声速飞行器概念与发展 1 

1.1.2 战斗机过失速机动内涵与发展 3 

1.2 飞行控制方法研究现状 6 

1.3 动态面自适应控制方法研究现状 13 

1.3.1 理论研究现状 13 

1.3.2 工程应用现状 20 

1.4 本书内容安排 22 

参考文献 24 

第2章 动态面控制方法基础理论 41 

2.1 数学基础 41 

2.1.1 向量、矩阵和函数的范数 41 

2.1.2 稳定性理论基础 42 

2.1.3 相关不等式和定理 46 

2.2 非线性控制系统 49 

2.3 动态面控制方法基本原理 51 

2.3.1 Backstepping控制方法 52 

2.3.2 多滑模面控制方法 56 

2.3.3 动态面控制方法的设计原理 59 

2.4 本章小结 68 

参考文献 68 

第3章 飞行器飞行动力学模型建立 70 

3.1 引言 70 

3.2 飞行器空间运动表示 71 

3.2.1 常用坐标系定义 71 

3.2.2 飞行器的运动参数 72 

3.2.3 飞行器运动的自由度 73 

3.3 推力矢量飞机的过失速机动飞行动力学模型 74 

3.3.1 过失速机动飞行运动方程 74 

3.3.2 大迎角状态下飞机气动力和力矩模型 76 

3.3.3 推力矢量模型 77 

3.3.4 发动机和作动器模型 78 

3.3.5 过失速机动飞行飞机状态变量特点分析 78 

3.4 吸气式高超声速飞行器纵向动力学模型 79 

3.4.1 吸气式高超声速飞行器气动外形 80 

3.4.2 飞行器巡航飞行纵向动力学模型描述 81 

3.4.3 飞行器纵向模型的严反馈形式 83 

3.4.4 吸气式高超声速飞行器巡航飞行控制特点分析 84 

3.5 本章小结 85 

参考文献 85 

第4章 严反馈块控动态面飞行控制 87 

4.1 引言 87 

4.2 严反馈块控非线性系统的动态面控制 88 

4.2.1 问题描述 88 

4.2.2 动态面鲁棒控制律设计 88 

4.2.3 闭环系统稳定性和跟踪性能分析 90 

4.2.4 数值仿真与分析 96 

4.3 过失速机动飞行控制律设计 98 

4.3.1 飞机运动方程的严反馈块控形式 98 

4.3.2 飞行控制律设计 101 

4.3.3 飞行指令响应模型 103 

4.3.4 舵面指令分配算法 104 

4.3.5 纵向大迎角机动仿真与分析 107 

4.4 本章小结 110 

参考文献 110 

第5章 直接自适应动态面飞行控制 112 

5.1 引言 112 

5.2 纯反馈非线性系统的直接自适应动态面控制 113 

5.2.1 问题描述和基本假设 113 

5.2.2 自适应神经网络动态面控制器的简化设计 114 

5.2.3 闭环系统稳定性和跟踪性能分析 120 

5.2.4 数值仿真与分析 126 

5.3 战斗机过失速机动的直接自适应动态面飞行控制 129 

5.3.1 问题描述和基本假设 129 

5.3.2 飞行控制律设计 130 

5.3.3 闭环系统稳定性分析 134 

5.3.4 Herbst机动飞行综合仿真 138 

5.4 高超声速飞行器直接自适应动态面巡航飞行控制 148 

5.4.1 高度控制器设计 148 

5.4.2 速度控制器设计 150 

5.4.3 闭环系统稳定性分析 151 

5.4.4 巡航飞行控制仿真验证 156 

5.5 本章小结 159 

参考文献 160 

第6章 控制增益方向未知时的动态面自适应飞行控制 164 

6.1 引言 164 

6.2 纯反馈非线性系统的动态面自适应控制 165 

6.2.1 问题描述和基本假设 165 

6.2.2 动态面自适应控制律设计 166 

6.2.3 闭环系统稳定性分析 169 

6.2.4 数值仿真与分析 174 

6.3 高超声速飞行器动态面自适应巡航飞行控制 176 

6.3.1 动态面自适应巡航飞行控制律设计 176 

6.3.2 纵向控制系统稳定性分析 181 

6.3.3 巡航飞行控制仿真验证 186 

6.4 本章小结 188 

参考文献 188 

第7章 预设性能动态面自适应飞行控制 190 

7.1 引言 190 

7.2 单输入单输出系统的预设性能动态面自适应控制 191 

7.2.1 预设性能控制 191 

7.2.2 问题描述 194 

7.2.3 预设性能动态面自适应控制器设计 195 

7.2.4 闭环系统稳定性分析 198 

7.2.5 数值仿真验证 200 

7.3 多输入多输出系统的预设性能动态面自适应控制 203 

7.3.1 问题描述 203 

7.3.2 性能函数和误差转换 204 

7.3.3 预设性能动态面自适应控制器设计 206 

7.3.4 闭环系统稳定性和跟踪性能分析 211 

7.3.5 数值仿真验证 218 

7.4 高超声速飞行器预设性能动态面自适应飞行控制 221 

7.4.1 新型性能函数设计 221 

7.4.2 动态面自适应巡航飞行控制律设计 223 

7.4.3 巡航飞行控制仿真验证 234 

7.5 本章小结 236 

参考文献 237 

第8章 递归滑模动态面自适应飞行控制 240 

8.1 引言 240 

8.2 非线性系统的递归滑模动态面自适应控制 241 

8.2.1 问题描述 241 

8.2.2 传统动态面控制反推策略的局限性分析 241 

8.2.3 递归滑模动态面控制方法 242 

8.2.4 自适应神经网络递归滑模动态面控制方法 251 

8.3 高超声速飞行器递归滑模动态面自适应巡航飞行控制 264 

8.3.1 递归滑模动态面自适应巡航飞行控制律设计 264 

8.3.2 纵向控制系统稳定性分析 268 

8.3.3 巡航飞行控制仿真验证 270 

8.4 本章小结 273 

参考文献 273 

第9章 非线性增益递归滑模动态面自适应飞行控制 275 

9.1 引言 275 

9.2 非线性增益自适应神经网络递归滑模动态面飞行控制 276