[发明专利]一种基于神经网络的时标分离飞行器弹性体智能控制方法有效
| 申请号： | 201810124028.4 | 申请日： | 2018-02-07 |
| 公开（公告）号： | CN108333939B | 公开（公告）日： | 2019-12-31 |
| 发明（设计）人： | 张琪 | 申请（专利权）人： | 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 |
| 主分类号： | G05B13/04 | 分类号： | G05B13/04 |
| 代理公司： | 11526 北京航信高科知识产权代理事务所(普通合伙) | 代理人： | 高原 |
| 地址： | 710089 陕*** | 国省代码： | 陕西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 时标 神经网络 高超声速飞行器 表征系统 弹性模态 智能控制 飞行器 柔模 智能控制策略 飞行器控制 高精度控制 保证系统 不确定性 弹性振动 控制算法 理论处理 权重更新 设计滑模 有效跟踪 有效抑制 在线学习 指令实现 刚性模 摄动 指令 分解 | ||
本发明公开了一种基于神经网络的时标分离飞行器弹性体智能控制方法，属于飞行器控制领域，用于解决现有弹性高超声速飞行器控制方法在不确定信息与弹性振动共同影响下无法实现高精度控制的问题。该方法首先依据奇异摄动理论处理多时标问题的能力对高超声速飞行器进行快慢时标分解，使得刚柔模态分离；其次分别针对刚柔模态进行控制算法设计，考虑表征系统刚性模态的慢变时标部分存在的不确定性，采用神经网络在线学习，并通过李雅普诺夫法构造权重更新律保证系统稳定，设计智能控制策略，针对表征系统弹性模态的快变时标部分设计滑模控制方法；最后将两种控制输入合二为一作为总体舵偏指令实现高度指令的有效跟踪同时实现弹性模态的有效抑制。
技术领域
本发明涉及一种高超声速飞行器弹性体智能控制技术，特别是涉及一种基于神经网络的时标分离高超声速飞行器弹性体智能控制策略，属于飞行器控制领域。
背景技术
高超声速飞行器朝着材料轻质化发展，弹性形变的影响随之增大，使得传感器容易捕获到弹性形变信息，进一步将此信息传递给控制系统，如果控制系统缺乏对应的弹性模态控制机制，此信息将会作为伪姿态信息被处理，从而使得系统控制精度下降，不利于飞行器安全。采用奇异摄动理论对高超声速飞行器动力学模型进行时标分离，针对弹性模态设计控制算法，从而实现模态镇定。
《高超声速飞行器弹性自适应控制方法研究》(余朝军，江驹，甄子洋，周俊《哈尔滨工程大学学报》，doi：10.11990/jheu.201611043)一文考虑了高超声速飞行器弹性模态对控制系统的影响，设计了基于标称信息的控制算法，然而论文为了简化设计，选择的摄动参数数量较少，考虑的不确定信息不够全面，对于高超声速飞行器一类具有强不确定性的研究对象，这种简化处理思路无法满足工程高精度需求。
发明内容
为解决高超声速飞行器飞行过程中不确定性与弹性振动对控制高精度的影响问题，本发明提出了一种基于神经网络的时标分离高超声速飞行器弹性体智能控制策略。该方法首先依据奇异摄动理论处理多时标问题的能力对高超声速飞行器进行快慢时标分解，使得刚柔模态分离；其次分别针对刚柔模态进行控制算法设计，考虑表征系统刚性模态的慢变时标部分存在的不确定性，采用神经网络进行在线学习，并通过李雅普诺夫法构造权重更新律保证系统稳定性，针对表征系统弹性模态的快变时标部分设计滑模控制方法，实现弹性模态抑制；最后将两种控制输入合二为一作为总体舵偏指令。
一种基于神经网络的时标分离高超声速飞行器弹性体智能控制策略，通过以下步骤实现：
(a)考虑如下高超声速飞行器弹性体模型：
其中，
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