基于終端滑模的高超聲速飛行器巡航及再入跟蹤控制.pdf

1、高超聲速飛行器是具有快時變、強耦合、強非線性、多不確定性的復(fù)雜研究對象，研究其控制系統(tǒng)設(shè)計極具挑戰(zhàn)性。由于高超聲速飛行器有很高的軍事、民用價值，其控制問題一直是各國研究的重點。本文針對高超聲速飛行器控制問題展開研究，關(guān)注基于終端滑?？刂频挠邢迺r間控制方法。為解決傳統(tǒng)終端滑?？刂浦写嬖诘钠娈悊栴}，研究具有非奇異特性的終端滑模控制?？紤]到高超聲速飛行器受到外界干擾和多種不確定影響，將終端滑?？刂品椒ǚ謩e與自適應(yīng)控制及干擾觀測器技術(shù)結(jié)合，設(shè)計

2、綜合控制器抑制干擾和不確定對飛控系統(tǒng)的影響。
　　(一)針對做巡航飛行的吸氣式高超聲速飛行器模型進行控制系統(tǒng)設(shè)計。忽略模型中彈性狀態(tài)、強耦合影響，將其視為系統(tǒng)不確定，對具有強非線性的巡航段模型進行簡化處理，通過輸入輸出線性化得到動態(tài)逆模型，基于該模型設(shè)計具有非奇異特性的多項式型自適應(yīng)終端滑?？刂破?，其中多項式型終端滑?？刂破骺梢员ＷC標(biāo)稱系統(tǒng)狀態(tài)有限時間收斂到平衡點，設(shè)計自適應(yīng)算法是為了對系統(tǒng)中“有界未知不確定”上界進行自動估計，并

3、將該估計值作為控制增益，則此時控制增益大于系統(tǒng)不確定，可保證飛控系統(tǒng)穩(wěn)定。
　　(二)針對再入段存在多種干擾如常值風(fēng)干擾的情形進行控制系統(tǒng)設(shè)計。對高超聲速飛行器再入段六自由度模型進行簡化處理，建立面向控制雙環(huán)模型，則每個環(huán)中的干擾都滿足匹配條件，可針對每個環(huán)設(shè)計基于干擾觀測器的非奇異終端滑?？刂破鳎@里觀測器和控制器設(shè)計可獨立進行，利用干擾觀測器對未知外界干擾進行觀測，設(shè)計非奇異終端滑?？刂破鞅ＷC系統(tǒng)的有限時間收斂，將干擾估計值代

4、入設(shè)計好的非奇異終端滑?？刂破鳎纯蓪ζヅ涓蓴_進行補償控制，保證安全穩(wěn)定再入飛行。
　　(三)高超聲速飛行器再入段控制中，另一種控制策略為在不分環(huán)的前提下進行控制器設(shè)計（單環(huán)控制），為解決傳統(tǒng)單環(huán)控制中需要對姿態(tài)求高階導(dǎo)數(shù)的問題，提出一種有限時間干擾觀測器-控制器綜合設(shè)計策略。此時干擾觀測器設(shè)計與終端滑?？刂破髟O(shè)計不能獨立進行，后者必須依賴于前者的估計值。首先設(shè)計有限時間干擾觀測器，并基于干擾估計值設(shè)計非奇異終端滑模面和滑?？刂坡?/p>