基于狀態重構的吸氣式高超聲速飛行器魯棒反演控制

卜祥偉，吳曉燕，馬 震，張 蕊

(空軍工程大學 防空反導學院，西安 710051)

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基于狀態重構的吸氣式高超聲速飛行器魯棒反演控制

卜祥偉，吳曉燕，馬 震，張 蕊

(空軍工程大學 防空反導學院，西安 710051)

針對吸氣式高超聲速飛行器參數不確定彈性體模型，僅考慮速度、高度和俯仰角速度可測的情況，提出了一種基于狀態重構的魯棒反演控制器設計方法。首先，將被控對象模型表示為嚴格反饋形式，分別采用動態逆和反演設計實際控制律和虛擬控制律；其次，引入反正切跟蹤微分器來簡化虛擬控制律求導運算，并用于對彈道角和攻角進行狀態重構；最后，為了保證反演控制器的魯棒性，基于非線性-線性跟蹤微分器，設計了一種新型非線性干擾觀測器，可實現對模型不確定項的精確估計和補償。仿真結果表明，所提策略取得了較高的狀態重構精度，控制器能夠克服模型不確定項的影響，且能保證速度和高度對參考輸入的穩定跟蹤。

吸氣式高超聲速飛行器；魯棒反演控制器；反正切跟蹤微分器；狀態重構；非線性-線性跟蹤微分器；非線性干擾觀測器

0 引言

吸氣式高超聲速飛行器動力學的高不確定性主要源于3個方面[1-3]：一是飛行器氣動推進結構耦合關系復雜，尚未建立完善的風洞試驗和飛行實測數據庫；二是柔性材料的大量使用導致其細長體機身在大馬赫數飛行時極易發生彈性變形，氣動加熱效應則進一步加劇了飛行器彈性狀態與剛體狀態的耦合效應；……