一种非仿射高超声速飞行器姿态系统控制方法

作     者：路遥 刘晓东 路坤锋 LU Yao;LIU Xiao-dong;LU Kun-feng

作者机构：宇航智能控制技术国家级重点实验室北京100854 北京航天自动控制研究所北京100854 

出 版 物：《宇航学报》 (Journal of Astronautics)

年 卷 期：2021年第42卷第1期

页      面：132-140页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 0802[工学-机械工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0704[理学-天文学] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：国家自然科学基金青年基金(61803357) 

主　　题：高超声速飞行器 非仿射 姿态控制 反步法 扩张状态观测器 干扰观测器 

摘      要：针对非仿射高超声速飞行器姿态控制问题,提出了一种基于反步法的非线性控制方法。首先,通过干扰观测器估计攻角动态中的扰动量,在此基础上设计了俯仰角速度虚拟控制指令。然后,针对含有非仿射项的参数不确定的俯仰角速度动态函数,将其视为一个扩张状态,通过状态观测器对其进行估计。接着,基于动态逆方法设计了升降襟副翼的控制律并基于李雅普诺夫方法证明了闭环系统的稳定性。采用指令滤波器避免反步法应用中虚拟控制指令微分项的“复杂性爆炸问题,并得到虚拟控制指令的一阶和二阶导数信号。所提方法能够适用于变速变高飞行模式。最后,通过对比仿真实验,验证了所设计控制方法的有效性。