高超聲速飛行器LPV 魯棒變增益控制

鄭總準，鐘 聲，馬 爽

（北京航天自動控制研究所，北京，100854）

0 引 言

高超聲速飛行器為實現(xiàn)長距離滑翔，飛行器多采用面對稱布局的高升阻比外形，且飛行空域大，速度變化大，臨近空間飛行環(huán)境未知，同時高速飛行時表層的燒蝕和脫落也會帶來飛行器特性的改變，這些因素使得飛行器成為強耦合、快時變、非線性和不確定的復雜對象，給飛行器姿態(tài)控制設計帶來了很大的困難和挑戰(zhàn)。

現(xiàn)有的非線性控制系統(tǒng)設計方法理論分析上有其獨特的優(yōu)點但卻不適于工程實現(xiàn)。傳統(tǒng)的工程設計通過成熟的線性化方法，將線性系統(tǒng)的控制方法拓展到非線性系統(tǒng)中來，但高超聲速飛行器在飛行過程中高度、速度、攻角、動壓隨著飛行軌跡發(fā)生劇烈變化，系統(tǒng)狀態(tài)距離線性化的平衡點較遠，系統(tǒng)參數(shù)變化較快，外界擾動強，因此傳統(tǒng)的工程方法存在明顯的缺陷。線性參數(shù)變化系統(tǒng)（Linear Parameter-Varying，LPV）理論的出現(xiàn)彌補了傳統(tǒng)控制的不足。

LPV 系統(tǒng)本質上是非線性系統(tǒng)的一種近似方法，它最先由Shamma 等于1988 年提出。隨后，由于魯棒控制理論的進一步發(fā)展，LMI 矩陣不等式求解工具箱的出現(xiàn)以及最優(yōu)控制和預測控制理論及神經(jīng)網(wǎng)絡理論的進一步完善，LPV 系統(tǒng)的穩(wěn)定性、魯棒性能及控制器的設計有了新的發(fā)展。Salman 等將LPV 方法應用到了一類飛行器控制器設計中，并基于線性矩陣不等式理論和依賴參數(shù)的李雅普諾夫函數(shù)方法進行控制器參數(shù)設計。Lim 則是將一種廣義的LPV 控制方法應用到導彈的自動導航系統(tǒng)中，利用LPV 系統(tǒng)的控制方法和非光滑LPV 系統(tǒng)技術設計控制器，獲得了理想的控制效果。……