考虑执行故障的高超声速飞行器有限时间控制设计

作     者：徐长吉 郭杰 Xu Changji;Guo Jie

作者机构：北京理工大学宇航学院 

出 版 物：《空天技术》 (Aerospace Technology)

年 卷 期：2023年第2023卷第6期

页      面：76-87页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 0811[工学-控制科学与工程] 

主　　题：高超声速飞行器 执行故障 终端滑模 状态观测器 齐次性方法 预设性能控制 

摘      要：针对弹性高超声速飞行器在控制层面存在外部干扰、执行机构故障等影响飞行器控制性能的问题，为实现弹性飞行器控制的有限时间收敛，提出了一种快速跟踪控制器，分别针对速度和高度采用预设性能控制方案，用以提高控制性能。在控制器研究中，提供了预先设定的瞬态和稳态跟踪误差边界用以限制超调，提高控制性能。此外，为了估计总扰动，引入了滑模观测器。同时，在高度跟踪的反向设计中将四阶系统分解，分步设计控制器，以此避免了虚拟控制器的高阶运算。为了实现控制系统的有限时间收敛，引入了非奇异快速终端滑模技术和齐次性方法来设计控制律，确保速度和高度跟踪误差在有限时间内收敛。最后，利用高超声速飞行器模型进行了仿真实验，仿真结果验证了控制器的有效性。