高超声速飞行器六自由度建模与MATLAB鲁棒控制联合仿真平台

资 源 简 介

本项目基于MATLAB实现高超声速飞行器六自由度非线性模型的动态仿真，集成极点配置、LQR和H无穷鲁棒控制器，支持多工况下的姿态与轨迹分析，适用于课程教学与控制算法验证。

详 情 说 明

高超声速飞行器六自由度建模与鲁棒控制联合仿真平台

项目介绍

本项目面向高超声速飞行器课程大作业需求，围绕六自由度非线性数学模型展开，实现飞行器姿态与轨迹的动态仿真。系统集成极点配置控制器、线性二次调节器（LQR）以及H无穷鲁棒控制器，支持在不同飞行工况下进行对比研究和鲁棒性验证。项目可通过参数调整模拟飞行器在扰动环境中的控制性能，输出响应曲线与性能指标，用于控制策略的评估与优化。

功能特性

• 六自由度非线性动力学建模：基于高超声速飞行器气动特性，建立完整的刚体运动方程
• 多控制策略集成：

- 极点配置控制器 - 线性二次调节器（LQR） - H无穷鲁棒控制器

• 扰动环境模拟：支持风场扰动、大气密度变化、传感器噪声等多种不确定性因素
• 多情景仿真分析：可设置不同飞行工况进行批量仿真测试
• 性能自动评估：自动计算超调量、调节时间、稳态误差等性能指标

使用方法

1. 设置初始参数：配置飞行器初始状态（位置、姿态、速度）
2. 选择控制策略：设定极点配置目标、LQR权重矩阵或H无穷性能指标
3. 定义扰动条件：根据需要添加风场、大气扰动和传感器噪声
4. 运行仿真：设置积分步长和仿真时长，执行动态仿真
5. 分析结果：查看响应曲线、控制量输出和性能指标报告

系统要求

• MATLAB R2020a或更高版本
• Control System Toolbox
• Aerospace Toolbox（推荐）
• 至少4GB内存
• 建议使用64位操作系统

文件说明

主程序文件实现了仿真平台的核心调度功能，包括飞行器动力学模型的初始化、三种控制器的参数配置与调用、扰动环境的构建、数值积分算法的执行以及仿真结果的自动采集与分析。该文件通过模块化设计整合了系统的各个组成部分，为用户提供了统一的仿真接口，支持不同控制策略的性能对比测试和鲁棒性验证。