[发明专利]一种基于终端滑模的高超声速飞行器鲁棒跟踪控制方法

说明书

一种基于终端滑模的高超声速飞行器鲁棒跟踪控制方法，本发明涉及基于终端滑模的高超声速飞行器鲁棒跟踪控制方法。本发明为了解决现有飞行器的控制模型复杂、鲁棒性差以及没有考虑控制器输入受限的问题。本发明给出了高超声速飞行器输入输出线性化模型，通过引入误差辅助变量，将其转化为二阶系统模型。针对系统干扰存在未知上界和执行器无输入饱和的情形，基于快速非奇异终端滑模面，设计了自适应快速终端滑模控制器，保证了滑模面为实际限时间收敛的。引入双曲正切函数和构造辅助系统，设计了抗饱和的自适应快速终端滑模控制器，满足高超声速飞行器执行器物理约束的要求同时保证系统滑模面在有限时间内收敛的。本发明用于飞行器领域。

技术领域

本发明涉及基于终端滑模的高超声速飞行器鲁棒跟踪控制方法。

背景技术

与传统飞行器相比，高超声速飞行器独特的一体化设计方式，使其机体、推进系统和结构动态之间存在高度非线性和强耦合性(Dydek Z T,Annaswamy A M,LavretskyE.Adaptive control and the NASA X-15-3flight revisited[J].Control Systems,IEEE,2010,30(3):32-48.Xu B,Shi Z K.An overview on flight dynamics and controlapproaches for hypersonic vehicles[J].Science China Information Sciences,2015,58(7):1-19)。此外，由于高超声速飞行器具有大空域和高机动的飞行特性，进一步加剧了气动特性和飞行参数剧烈变化，从而在飞行过程呈现出各种复杂的动态特性。对具有飞行环境复杂、气动特性变化剧烈和模型强不确定性的高超声速飞行器控制系统设计面临着巨大的困难。因此，对高超声速飞行器相关控制技术的研究成为一项极具挑战性的研究课题(Sigthorsson D,Jankovsky P,Serrani A,et al.Robust linear output feedbackcontrol of an airbreathing hypersonic vehicle[J].Journal of Guidance,Control,and Dynamics,2008,31(4):1052-1066.Chang-Yin S,Chao-Xu M,Yao Y.Some controlproblems for near space hypersonic vehicles[J].Acta Automatica Sinica,2013,39(11):1901-1913)。