高超聲速飛行器自抗擾姿態(tài)控制研究.pdf

1、高超聲速飛行器是近年來各個(gè)航天大國(guó)的研究重點(diǎn)，但因其飛行速度高造成了氣動(dòng)環(huán)境復(fù)雜，模型不確定性加大，使得制導(dǎo)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難度加大。傳統(tǒng)的飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法對(duì)于高超聲速飛行器已不再適用，必須發(fā)展非線性控制方法。
　　本文參考國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，利用NASA蘭利研究中心的高超聲速飛行器建立了高超聲速飛行器無動(dòng)力再入模型，并給出了氣動(dòng)力和氣動(dòng)力矩模型，在基本參數(shù)確定之后分析了其開環(huán)耦合特性，得出了高超聲速飛行器三個(gè)通道之間耦合嚴(yán)重，不

2、能夠?qū)θ齻€(gè)通道單獨(dú)設(shè)計(jì)控制器的結(jié)論。在分析多種非線性控制方法之后，確定了采用自抗擾控制技術(shù)設(shè)計(jì)姿態(tài)控制器。首先，基于時(shí)標(biāo)分離理論將高超聲速聲速飛行器模型分解為內(nèi)外環(huán)，以便于控制器設(shè)計(jì)。利用非線性動(dòng)態(tài)逆設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，通過自抗擾控制技術(shù)中的跟蹤微分器改善其魯棒性，設(shè)計(jì)了基于動(dòng)態(tài)逆的自抗擾 PID控制器，并進(jìn)行了仿真分析，通過仿真可以看出設(shè)計(jì)的控制器存在一定的缺點(diǎn)。因此，結(jié)合自抗擾控制技術(shù)，采用擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器和非線性誤差反饋率設(shè)計(jì)了雙閉環(huán)自