吸气式高超声速飞行器预测控制理论与方法

智能交通与运载工程前沿技术丛书序言
前言
第1章 绪论1
1.1 高超声速飞行器概况1
1.2 高超声速飞行器研究概况2
1.2.1 国外研究概况2
1.2.2 国内研究概况4
1.3 高超声速飞行器控制概况4
1.3.1 高超声速飞行器运动特点4
1.3.2 高超声速飞行器控制研究概况5
1.4 本书的特色与内容安排8
第2章 高超声速飞行器运动模型及其特性分析10
2.1 常用坐标系及其转换10
2.2 一般飞行器运动方程组11
2.2. 1 动力学方程12
2.2.2 运动学方程13
2.2.3 辅助方程14
2.2.4 飞行器运动方程组的简化与分解15
2.3 高超声速飞行器纵向运动模型及其特性分析16
2.4 本章小结19
第3章 预测控制理论20
3.1 预测控制基本原理21
3.1.1 预测模型21
3.1.2 滚动优化21
3.1.3 反馈校正22
3.2 预测控制问题的描述23
3.3 广义预测控制算法24
3.3.1 对象模型24
3.3.2 滚动优化26
3.3.3 在线辨识与校正28
3.4 广义预测控制在液位系统中的应用29
3.4.1 二容液位系统及其建模29
3.4.2 仿真结果30
3.5 本章小结30
第4章 基于线性化模型的高超声速飞行器预测控制31
4.1 基于状态空间方程的预测控制算法31
4.2 基于状态空间方程的预测函数控制算法35
4.3 基于小扰动线性模型的高超声速飞行器预测控制40
4.3.1 一般预测控制结果与分析40
4.3.2 预测函数控制结果与分析53
4.4 基于完全线性化模型的高超声速飞行器预测控制67
4.4.1 非线性模型完全线性化67
4.4.2 一般预测控制结果与分析69
4.4.3 预测函数控制结果与分析72
4.5 本章小结80
第5章 高超声速飞行器鲁棒预测控制81
5.1 基于多胞型模型的高超声速飞行器鲁棒预测控制81
5.1.1 基本原理81
5.1.2 仿真结果与分析84
5.2 基于线性分式模型的高超声速飞行器鲁棒预测控制92
5.2.1 基本原理92
5.2.2 仿真结果与分析94
5.3 本章小结104
第6章 高超声速飞行器滑模预测控制105
6.1 理论基础106
6.1.1 滑模变结构控制基本原理106
6.1.2 滑模预测控制基本原理106
6.2 基于状态空间模型的滑模预测控制107
6.2.1 滑模预测模型107
6.2.2 反馈控制律108
6.2.3 仿真结果与分析109
6.3 基于线性矩阵不等式的滑模预测控制114
6.3.1 滑模预测模型115
6.3.2 反馈控制律115
6.3.3 仿真结果与分析119
6.4 本章小结121
第7章 基于干扰观测器的高超声速飞行器预测控制123
7.1 匹配与不匹配不确定性123
7.2 问题描述124
7.3 基于非线性干扰观测器的预测控制规则125
7.3.1 模型转化125
7.3.2 基于线性矩阵不等式的鲁棒跟踪预测控制127
7.3.3 干扰观测器128
7.3.4 组合控制规则设计129
7.3.5 两种补偿方式129
7.3.6 仿真结果与分析134
7.4 基于模型修正的预测函数控制146
7.4.1 输出模型修正146
7.4.2 仿真结果与分析147
7.5 基于干扰补偿的优跟踪控制151
7.5.1 优控制器设计151
7.5.2 复合控制器设计151
7.5.3 仿真结果与分析152
7.6 本章小结160
第8章 高超声速飞行器输出反馈预测控制161
8.1 问题描述162
8.2 高超声速飞行器输出反馈预测控制器设计163
8.2.1 构造设计模型163
8.2.2 扰动模型和观测器设计163
8.2.3 控制器设计165
8.2.4 仿真结果与分析167
8.3 基于PI观测器的飞行器姿态输出反馈预测控制176
8.3.1 姿态系统模型及其转换176
8.3.2 预测控制器设计178
8.3.3 仿真结果与分析179
8.4 本章小结181
第9章 高超声速飞行器高效预测控制183
9.1 调度鲁棒预测控制及其改进策略183
9.1.1 基于多胞型模型的鲁棒预测控制183
9.1.2 离线鲁棒预测控制186
9.1.3 调度预测控制187
9.1.4 基于调度策略的离线鲁棒预测控制算法188
9.2 基于调度离线预测控制的高超声速飞行器控制器设计190
9.2.1 预测模型190
9.2.2 离线控制规则190
9.2.3 在线控制191
9.2.4 仿真结果与分析192
9.3 双模预测控制理论197
9.3.1 基于椭圆不变集的双模预测控制方法197
9.3.2 不变集的定义及其计算199
9.3.3 基于多面体不变集的双模预测控制方法199
9.3.4 多参数二次规划解的性质200
9.4 高超声速飞行器离线双模预测控制器设计200
9.4.1 预测模型200
9.4.2 离线设计控制规则201
9.4.3 在线控制202
9.4.4 仿真结果与分析202
9.5 本章小结203
参考文献205
附录211