[01512354]高超声速飞行器建模与精细姿态控制研究

1、根据吸气式高超声速飞行器典型的飞行过程，明确了各阶段控制技术所面临的新的基础问题。提出并逐步完善了高超声速飞行器精细姿态控制的概念(SophisticatedAttitudeControlofSupersonicFlight)，从单纯的姿态精度到姿态精度+姿态角速度抑制，确立了吸气式高超声速飞行器巡航飞行阶段控制学科研究的主要基础科学问题。2、建立了一个包括近空间大气环境、超燃冲压发动机、电动舵机，以及升力体构型的高超飞行器及其气动、结构参数的完整六自由度数学模型，为吸气式高超声速飞行器飞行控制方法的研究提供了一个公共、可比的对象。3、以上述模型和中国高超声速飞行器动力系统验证机的飞行弹道、时序为牵引，采用线性、非线性等手段，多方面研究了高超声速飞行器分离段的高动压分离、姿态扰动快速调节等问题、提出了满足弹道时序、精度要求的控制方法；研究了高超声速飞行器巡航段飞行的环境及其特点，给出了其巡航段飞行控制设计可以在工作点线性化，按照线性化方法研究的重要结论；研究了气动弹性、发动机工作振动等条件下的高超声速飞行器精细姿态控制问题，提出了满足姿态精细控制要求的方法；深入研究了电动舵机性能对高超飞控系统姿态控制精度的影响，提出了针对舵机非线性提高系统性能的算法并加以验证。以上工作紧紧围绕高超声速飞行控制中姿态快速及高精度要求这一基础科学问题展开，有力地支撑了中国高超声速飞行器相关的技术攻关及试验。4、针对高超声速飞行器长时间飞行对姿态及其速度精度控制的更高要求，提出了姿态及其变化速度综合控制、复合舵面控制等新的研究方向，并提出了相应的控制方法。5、该课题实施期间，在基金委组织的年度重大研究计划交流会上作大会报告两次，分组交流报告两次。6、发表十多篇论文，计划在2013年出版《吸气式高超声速飞行器控制技术》专著。