高超声速飞行器鲁棒多目标线性变参数控制

作     者：蔡光斌 赵阳 张胜修 杨小冈 CAI Guangbin;ZHAO Yang;ZHANG Shengxiu;YANG Xiaogang

作者机构：火箭军工程大学导弹工程学院陕西西安710025 西北工业大学航天学院陕西西安710072 

出 版 物：《兵工学报》 (Acta Armamentarii)

年 卷 期：2019年第40卷第11期

页      面：2229-2240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] 0811[工学-控制科学与工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金项目(61773387) 中国博士后科学基金项目(2017T100770、2016M590971) 

主　　题：高超声速飞行器 线性变参数控制 多目标控制 松弛变量 鲁棒跟踪 

摘      要：针对具有乘波体构型的吸气式高超声速飞行器纵向飞行姿态控制问题,提出了一种基于区域极点配置的鲁棒多目标线性变参数(LPV)控制系统设计方法。给出吸气式高超声速飞行器纵向非线性机理模型,在此基础上建立了刚性LPV模型;针对此类LPV模型,提出了基于区域极点配置的LPV状态反馈控制系统设计方法,将系统的鲁棒稳定性、干扰抑制、跟踪性能等性能指标通过扩展线性矩阵不等式约束的方式,实现了LPV系统的多目标鲁棒跟踪控制。同时,通过引入松弛变量的方法,解除了Lyapunov函数矩阵与系统矩阵之间的耦合影响,从而降低了控制系统设计的保守性,得到了满足期望性能要求的LPV状态反馈鲁棒跟踪控制器。所设计的控制器应用于高超声速飞行器的非线性机理模型进行数值仿真验证,仿真结果表明:所设计的控制器能够使得闭环反馈控制系统有效地跟踪指令信号变化,系统动态性能良好且具有较强的抗干扰能力。