基于反步法的高超聲速飛行器魯棒自適應控制.pdf

1、高超聲速飛行器已成為航空航天領域極其重要的發(fā)展方向之一，它的發(fā)展水平體現(xiàn)了各國的科技實力和綜合國力。控制技術是高超聲速飛行器的關鍵技術之一，是實現(xiàn)飛行器飛行任務的關鍵。而高超聲速飛行器具有飛行速度快、飛行包線大、耦合、不確定等特點，使得其控制系統(tǒng)的設計成為具有挑戰(zhàn)性的課題。圍繞這一課題，論文系統(tǒng)的對高超聲速飛行器巡航段和再入段控制問題進行研究。
　　首先，考慮氣動參數(shù)不確定影響下的彈性高超聲速飛行器巡航段控制問題，提出了自適應反步

2、控制策略。為降低控制器設計的復雜性，將彈性動態(tài)作為剛體系統(tǒng)的擾動，建立了面向控制模型?；趯γ嫦蚩刂颇Ｐ偷姆治?，將其分為速度子系統(tǒng)和高度子系統(tǒng)。通過設計自適應律對各子系統(tǒng)中的不確定的上界進行估計。結合動態(tài)逆方法和自適應設計速度子系統(tǒng)的控制輸入；高度子系統(tǒng)中，將高度的跟蹤控制轉化為航跡角的跟蹤控制，繼而對航跡角動態(tài)、攻角動態(tài)、俯仰角速率動態(tài)，采用自適應反步法設計控制輸入。仿真驗證了設計的控制策略實現(xiàn)了速度和高度的穩(wěn)定跟蹤控制。
　　

3、其次，考慮輸入約束與氣動參數(shù)不確定影響下的彈性高超聲速飛行器巡航段控制問題，提出了魯棒自適應動態(tài)面控制策略。速度和高度子系統(tǒng)中的未知非線性函數(shù)通過RBFNN逼近。利用最小學習參數(shù)法解決了估計神經(jīng)網(wǎng)絡理想權值時導致的計算復雜度問題。結合動態(tài)逆、RBFNN與魯棒自適應控制設計速度子系統(tǒng)的控制器。而高度的控制通過航跡角的跟蹤控制實現(xiàn)，結合魯棒自適應動態(tài)面控制和RBFNN設計了高度子系統(tǒng)的控制器。為了處理輸入約束，構造子系統(tǒng)的附加系統(tǒng)以分析輸入

4、約束的作用,并將其狀態(tài)用于控制器設計和穩(wěn)定性分析中?；贚yapunov穩(wěn)定性理論分析了跟蹤誤差收斂到任意小鄰域，并通過仿真驗證了魯棒自適應動態(tài)面控制器處理輸入約束和不確定的有效性。
　　再次，考慮轉動慣量矩陣不確定和力矩擾動影響下的高超聲速飛行器再入姿態(tài)控制問題，提出了魯棒自適應反步控制策略。建立帶有不滿足線性參數(shù)化條件的不確定的面向控制模型，并將其分為姿態(tài)角子系統(tǒng)與姿態(tài)角速率子系統(tǒng)。通過設計自適應律實現(xiàn)姿態(tài)角子系統(tǒng)中不確定的未

5、知上界的估計；引入魯棒項克服姿態(tài)角速率子系統(tǒng)中的不確定與力矩擾動?；贚yapunov穩(wěn)定性理論證明了閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，跟蹤誤差收斂到原點附近的任意小鄰域?；诹杂啥饶Ｐ偷姆抡骝炞C了所設計的控制策略的跟蹤性能。
　　最后，考慮輸入約束、轉動慣量矩陣不確定及力矩擾動影響下的高超聲速飛行器再入姿態(tài)控制問題，提出了魯棒自適應濾波反步控制策略。通過設計魯棒型自適應律對不確定的上界進行估計，引入二階魯棒濾波器，對虛擬控制的導數(shù)進行估計，避