答辩题目：大包线超机动飞行控制方法研究
答辩人：杨婷婷
答辩时间：2021年10月31日，9:40-11:40
答辩地点：西工大创新大厦B座18层飞行器综合体国合基地会议室
答辩内容简介：
随着战斗机具有多操纵面、翼身一体化并且配置推力矢量发动机，战斗机可有效地完成各种大包线超机动任务。充分利用大迎角非线性区域，可以提高作战飞机的空战效能、获得较强的机头指向能力和高转弯率，可以提高战斗机大包线飞行能力，因此具备大包线超机动能力是先进战机的重要特征，也是提升战机机动性和敏捷性的关键途径。战斗机在大包线超机动飞行时因气动外形变化而具有强烈的非线性运动特性，如何设计大包线超机动非线性区域的飞行控制方法是本论文着重研究的内容。本文主要工作与创新点如下：
1.针对自抗扰控制器参数调节复杂且不便于工程分析的问题，本文提出了一种基于期望动态的线性自抗扰飞行控制设计方法，结合飞行品质要求对线性自抗扰飞行控制器的参数进行配置；设计出了一套自抗扰控制参数并使用动压调参进行统一的参数调节来实现大包线飞行控制。仿真结果表明所设计的线性自抗扰控制器具有良好的控制性能，并具有很强的鲁棒性、抗干扰能力与解耦能力。
2.针对大包线飞行过程系统参数快速变化造成的异步切换和数据丢包问题，本文提出了一种切换多胞系统在异步切换条件下的鲁棒控制器设计方法。利用切换多胞系统对HiMAT飞行器动力学模型进行描述，结合Lyapunov函数法和平均驻留时间法，设计鲁棒动态输出反馈控制器。仿真结果表明该鲁棒动态输出反馈控制器在大包线飞行系统异步切换时具有很好的性能。
3.针对大迎角机动过程难以建立精确的气动模型以及如何提高飞机机动性能的问题，本文提出了一种以航迹指令跟踪为目标的多环滑模飞行控制设计方法并以此设计了高机动飞机的非线性时变飞行控制器。仿真结果表明该控制方法具有良好的控制效果，能够有效辅助高机动飞机完成大迎角超机动任务。
4.针对无法保证闭环系统的飞行品质和超机动飞机的飞/发一体化控制面分配问题，提出了一种大迎角超机动飞行模型参考动态逆控制方法，并基于最小能量融合技术解决了飞/发一体化操纵面分配问题，这种方法降低了对飞机数学模型精确度的要求，避免了传统飞行控制设计方法中的控制律-飞机飞行品质的反复迭代过程。仿真结果表明该控制方法可有效控制飞机完成半斤斗翻转机动任务，实现各操纵面的协调分配。
5.建立了大迎角超机动任务的数字虚拟飞行仿真平台。平台将大迎角超机动任务数字化，建立了操作员操纵模型、飞机本体动力学模型以及飞行控制系统模型，并最终形成了完整的人-机-环闭环仿真平台。对选定的半滚倒转、眼镜蛇机动、Herbst机动、尾冲机动和钟形机动五个典型大迎角超机动任务，进行了数字虚拟飞行仿真计算，仿真结果显示仿真平台内可验证所设计的控制方法的控制效果。
答辩人简介：
杨婷婷，女，西北工业大学自动化学院2014级博士研究生，专业导航、制导与控制，主要研究方向为飞行控制。
撰稿人：杨婷婷
审核：王小旭
