[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

摘要

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。

主权项

1.一种基于终端滑模的高超声速飞行器鲁棒跟踪控制方法，其特征在于：所述基于终端滑模的高超声速飞行器鲁棒跟踪控制方法包括以下步骤：步骤一：利用终端滑模理论和自适应方法设计终端滑模面；步骤二：根据步骤一设计的终端滑模面，设计高超声速飞行器的终端滑模控制器u；u＝‑k3tanh(ε1ζ)‑k4tanh(ε2σ1)‑k5tanh(ε3σ2)      (1)其中ε1，ε2，ε3为设计参数，取值为正数；k3，k4，k5为增益系数，取值为正数；ζ为抗饱和参数，σ1和σ2为以高超声速飞行器的速度误差和高度误差为自变量的函数；步骤三：在当前第i个采样周期内，根据步骤二得到的终端滑模控制器u，通过调整控制参数：滑模面s，抗饱和参数ζ，增益系数k3、k4和k5，设计参数ε1、ε2和ε3，计算得出控制器u的值，将控制器输入u的值代入高超声速飞行器模型中，使得高超声速飞行器的高度跟踪误差和速度跟踪误差减小，当进入第i+1个采样周期时，根据当前高超声速飞行器的高度h和速度V，重新计算滑模面s，抗饱和参数ζ，增益系数k3、k4和k5，设计参数ε1、ε2和ε3，获得当前第i+1时刻的控制器u的值，依次类推，实现高超声速飞行器的跟踪控制。