[发明专利]近空间可变翼飞行器自适应小翼切换控制系统及工作方法

摘要

本发明公开了一种近空间可变翼飞行器自适应小翼切换控制系统及工作方法，属于航空航宇推进控制技术领域。本发明针对近空间可变翼飞行器的速度与姿态稳定跟踪控制问题，并考虑可变翼结构对建模的影响以及小翼伸缩过程的切换控制问题。由飞行器的非线性模型，得到状态方程表达式，根据速度与俯仰角的相对阶次，建立自适应控制系统的参考模型。设计的自适应控制器包括标称控制器与自适应更新模块，其中自适应更新模块自动更新控制器参数，使小翼切换前后平滑过渡。本发明可以保证闭环系统的全局稳定，并且使系统拥有良好的跟踪性能和鲁棒性能。

主权项

1.一种可变翼高超声速飞行器自适应控制系统，其用于生成近空间可变翼飞行器的控制输入量u(t)，以保证近空间可变翼飞行器飞行速度V、飞行俯仰角θ能快速跟踪到输入的飞行速度参考值Vr、飞行俯仰角参考值θr；其特征在于，该控制系统包括：参考模型、标称控制器和自适应更新模块；其中，参考模型，根据模型阶次，设计一阶、二阶参考模型：式中，Δy_m(t)＝[ΔV_m,Δθ_m]^T为参考模型输出，Δr(t)为参考模型输入，W_m(s)为参考模型的传递函数，为关联矩阵，p₁,p₂,p₃为配置的稳定极点；标称控制器，其形式如下：其中，为标称控制器参数，为高频增益矩阵；标称控制器的作用下得到飞行器的输出Δy(t)＝G(s)Δu(t)，此时的输出Δy(t)能跟踪上述参考模型输出Δym(t)；自适应更新模块，其形式如下：式中，K₂为自适应更新参数，其为标称控制器参数的趋近律，K₂选取的值为更新初值，自适应更新函数表达式如下：误差更新函数为：其中，定义一些辅助变量：为估计误差，为自适应更新函数中间变量，为误差更新函数中间变量，为归一化函数，ω(t)＝[ΔV(t),Δγ(t),Δα(t),Δq(t),Δθ(t),ΔVc(t),Δθc(t)]T为新的状态量函数，S_P∈R^M×M,为自适应增益矩阵；自适应更新模块自动更新控制量Δu(t)，得到飞行器的输出Δy(t)＝G(s)Δu(t)，此时的输出Δy(t)能精确跟踪参考模型输出Δym(t)；ΔV(t)为速度增量，Δγ(t)为航迹角增量，Δα(t)为迎角增量，Δq(t)为俯仰角速率增量，Δθ(t)为俯仰角增量，ΔVc(t)为速度指令信号，Δθc(t)为俯仰角指令信号。