近空間飛行器再入段的輸入受限強(qiáng)魯棒姿態(tài)控制研究.pdf

1、鑒于日趨緊張的國際形勢和滿足未來國防安全的需要,近空間飛行器已成為各軍事大國研究的焦點(diǎn),其在軍事領(lǐng)域和民用領(lǐng)域有著不可估量的戰(zhàn)略價(jià)值。近空間飛行器飛行于臨近空間,它是連接航空和航天的紐帶。近空間飛行器的再入姿態(tài)控制系統(tǒng)是其飛行控制系統(tǒng)的重要組成部分,是飛行器執(zhí)行任務(wù)后安全返回的基礎(chǔ)。然而,舵面受限問題、復(fù)雜的飛行環(huán)境和外部大力矩干擾,使其再入姿態(tài)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更加復(fù)雜。圍繞這些問題,本文展開了相應(yīng)的研究工作:
　　首先,建立近空間

2、飛行器再入模型,針對再入系統(tǒng)具有強(qiáng)非線性、強(qiáng)耦合性和快時(shí)變性的特點(diǎn),基于全局終端滑?？刂圃O(shè)計(jì)了姿態(tài)快、慢回路控制器,使飛行器姿態(tài)能在有限時(shí)間內(nèi)收斂到平衡狀態(tài)。另外,用飽和函數(shù)代替了符號(hào)函數(shù),有效地降低了抖振。
　　其次,近空間飛行器自高空域再入,此時(shí)空氣稀薄,舵面需要偏轉(zhuǎn)足夠大的角度來控制飛行器,針對舵面再入過程中極易飽和的問題,提出外部anti-windup補(bǔ)償系統(tǒng)來消除舵面受限對系統(tǒng)帶來的影響,能夠?qū)崿F(xiàn)對氣動(dòng)舵面飽和的控制補(bǔ)償