摘要：以配平攻角状态再入的不变结构半弹道式再入飞行器(Semi-ballistic reentry vehicle,SBRV)不同于传统的弹道式再入飞行器(Ballistic reentry vehicle,BRV)和机动再入飞行器(Maneuvering reentry vehicle,MaRV),本文分析了该飞行器再入特征,提出了新的模型并分析了该模型与传统再入模型间的关系.对该再入问题的多模型混合状态估计器引入了F-均匀模型集与期望模式补偿(Expected-mode augmentation,EMA)集.根据SBRV的圆柱体状模式空间的需求,文中扩展了现有的方法以设计F-均匀模型集,进而提出一种EMA集的实现形式.前者在分布最小失配意义下使估计器最优;后者相比于前者具有更高的估计精度.仿真结果表明,相比于传统Monte-Carlo法生成的模型集,在模型集势相当的情况下这两种模型集对不变结构SBRV再入的初始阶段有更高的模式估计的精度,在该飞行器状态变化剧烈时有更高的混合状态估计精度.

摘要：由于再入过程中结构变化的未知以及流场等不确定因素的影响,可变结构半弹道式再入飞行器(Semi-ballisticreentry vehicle,SBRV)的模式及其变化方式通常也中未知的.本文在分析可控结构SBRV再入运动特征以及模式特征的基础上,提出了充满模式空间的模型集,新模型集根据Hicknell准则设计,该模型集与Monte Carlo法生成的模型集相比不但具有更高的可信度和精度,而且对机动的反应更灵敏.理论分析和仿真结果证明了这种充满空间的模型集对于该机动跟踪问题的合理性与有效性.

摘要：本文将调度预测控制的思想应用于离线鲁棒预测控制,设计了高超声速飞行器计算有效的调度离线预测控制器.首先在不同的平衡点离线设计一系列控制规则,实际实施时只需要在不同的控制器之间进行切换,避免进行在线优化,大幅度减少了在线计算时间.通过估计局部控制器的稳定域,保证了切换控制器的稳定性.另外在确保良好控制品质的同时,还能够保证所有输入和状态均在给定约束范围.仿真试验表明,提出的方法能实现速度和高度较大范围的指令跟踪,所有输入和状态均在给定约束范围内;相比于在线鲁棒预测控制方法,仿真运行时间减少,可以实现高超声速飞行器的实时控制.

摘要：根据吸气式高超声速目标的动力学特性,对传统动压加速度模型的局限性做了分析。在重力转弯模型框架中,基于超燃冲压发动机的推力产生机理以及高超声速流场的斜激波方程和普朗特梅叶方程,提出了描述目标切向加速度的推广模型和目标法向加速度的斜激波、非解析混合模型。随后,基于高超声速流场工程近似算法对吸气式高超声速目标的模式特征进行分析,并设计了均匀模型集。对攻角、滚转角以及发动机状态发生突变的高超声速机动目标跟踪问题进行了仿真研究。结果表明,新的模型集能够较好地适应目标突然加速和转弯机动,有效跟踪助推跳跃机动的吸气式高超声速目标。