專(zhuān)利名稱(chēng)：基于預(yù)測(cè)模型的高超聲速飛行器克里格控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高超聲飛行器控制方法，特別是涉及一種基于預(yù)測(cè)模型的高超聲速飛行器克里格控制方法，屬于飛行器控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
高超聲速飛行器由于其突出的飛行能力，使得全球?qū)崟r(shí)打擊成為可能，因此受到國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注；NASA X-43A試飛成功證實(shí)了這項(xiàng)技術(shù)的可行性；受自身復(fù)雜動(dòng)力學(xué)特性的影響以及機(jī)體發(fā)動(dòng)機(jī)一體化設(shè)計(jì)，高超聲速飛行器彈性機(jī)體、推進(jìn)系統(tǒng)以及結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)之間的耦合更強(qiáng)，模型的非線性度也更高；此外，受飛行高度、馬赫數(shù)和飛行條件影響，飛行器對(duì)外界條件非常敏感。·
針對(duì)高超聲速飛行器的控制大都集中在連續(xù)域內(nèi)；隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，未來(lái)高超聲速飛行器的控制系統(tǒng)需要使用計(jì)算機(jī)完成，因此研究高超聲速飛行器的離散自適應(yīng)控制具有重要的意義；離散控制器的設(shè)計(jì)通常可采用兩種方法1)根據(jù)連續(xù)控制對(duì)象設(shè)計(jì)控制器，然后將連續(xù)的控制器離散化；2)直接根據(jù)離散化的控制對(duì)象設(shè)計(jì)離散控制器；第I種方法需要較快的采樣速率，對(duì)系統(tǒng)的硬件提出了很高的要求?！禔daptive Kriging Controller Design for Hypersonic Flight Vehicle viaBack-stepping)) (Xu Bin, Sun Fuchun, Liu Huaping, Ren Jianxin, ((IET Control TheoryMpplications)), 2012年第6卷第4期)一文采用第二種方法通過(guò)設(shè)計(jì)虛擬控制量(航跡角，俯仰角以及俯仰角速度)實(shí)現(xiàn)高度控制器設(shè)計(jì)；采用克里格系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)的不確定部分進(jìn)行估計(jì)；克里格估計(jì)源自地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)，通過(guò)將Y看做隨機(jī)函數(shù)，得到相應(yīng)的均值m(x)和協(xié)方差函數(shù)SY(X，X')，具體表達(dá)如下m(x)=E[Y(x)], δγ(χ,χ/ ) =E [ (Y (x)-m (χ)) (Υ(χ/ )-m(x/ ))]如果已經(jīng)觀察到高斯隨機(jī)函數(shù)Y在N個(gè)不同的點(diǎn){χ1，-,xN}的觀察值，并且為零均值分布，則克里格估計(jì)值為C ,. (χ) = σ' I1 Y，其中Υ(χ) = [Υ0 ] e RN，σ=[δγ(χ\χ)] e Rn, Σ =[ Sy(Xi7Xj)] e Rnxn;該方法僅利用當(dāng)前時(shí)刻與下一時(shí)刻的信息，由于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)存在不確定性，因而無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)算虛擬控制量的未來(lái)時(shí)刻信息，存在非因果問(wèn)題；并且其需要反復(fù)設(shè)計(jì)虛擬控制量，控制器設(shè)計(jì)復(fù)雜，難以工程實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)在高超聲速飛行器離散自適應(yīng)控制難以工程實(shí)現(xiàn)的不足，本發(fā)明提出了一種基于預(yù)測(cè)模型的高超聲速飛行器克里格控制方法，該方法通過(guò)對(duì)已有的高超聲速飛行器離散歐拉模型進(jìn)行變換，得到預(yù)測(cè)模型，僅包含一個(gè)等式；控制器采用標(biāo)稱(chēng)方法，同時(shí)考慮系統(tǒng)的集總不確定性，通過(guò)預(yù)測(cè)模型計(jì)算歷史不確定部分的數(shù)值，進(jìn)一步通過(guò)高斯假設(shè)按照克里格方法進(jìn)行構(gòu)造性預(yù)測(cè)，整個(gè)控制器無(wú)需進(jìn)行自適應(yīng)參數(shù)估計(jì)，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單便于工程實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是一種基于預(yù)測(cè)模型的高超聲速飛行器克里格控制方法，通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)(a)考慮高超聲速飛行器縱向通道動(dòng)力學(xué)模型
權(quán)利要求
1.一種基于預(yù)測(cè)模型的高超聲速飛行器克里格控制方法，通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn) (a)考慮高超聲速飛行器縱向通道動(dòng)力學(xué)模型
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于預(yù)測(cè)模型的高超聲速飛行器克里格控制方法，用于解決現(xiàn)有的高超聲速飛行器離散自適應(yīng)控制難以工程實(shí)現(xiàn)技術(shù)問(wèn)題。該方法首先通過(guò)合理假設(shè)得到高度子系統(tǒng)的嚴(yán)格反饋形式，進(jìn)一步通過(guò)歐拉法建立原有系統(tǒng)的離散形式；通過(guò)不斷的向前預(yù)測(cè)，建立原系統(tǒng)的四步預(yù)測(cè)模型，該模型只包含一個(gè)等式；根據(jù)預(yù)測(cè)模型計(jì)算系統(tǒng)的集中不確定項(xiàng)的歷史信息，通過(guò)高斯隨機(jī)分布假設(shè)，采用克里格方法對(duì)未來(lái)不確定性進(jìn)行構(gòu)造性估計(jì)；進(jìn)一步結(jié)合集總標(biāo)稱(chēng)信息和誤差反饋，設(shè)計(jì)控制器；本發(fā)明無(wú)需設(shè)計(jì)虛擬控制量，克里格估計(jì)將系統(tǒng)不確定性由確定性推廣到隨機(jī)分布，更加符合實(shí)際情形，并且不需在線調(diào)整參數(shù)，得到的控制器設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單實(shí)用，適于工程應(yīng)用。
文檔編號(hào)G05D1/00GK102880174SQ201210371509
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月29日
發(fā)明者許斌, 史忠科 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)