基于反馈线性化/LQR方法的高超声速飞行器姿控系统设计

刘晓韵 王 静 李宇明

1.哈尔滨工业大学，哈尔滨150001 2.中国运载火箭技术研究院，北京100076 3.北京航天自动控制研究所，北京100854



基于反馈线性化/LQR方法的高超声速飞行器姿控系统设计

刘晓韵1王 静2李宇明3

1.哈尔滨工业大学，哈尔滨150001 2.中国运载火箭技术研究院，北京100076 3.北京航天自动控制研究所，北京100854

进行了吸气式乘波体高超声速飞行器建模与姿态控制系统设计。首先基于拟合气动参数，建立了高超声速飞行器纵向动力学数学模型；然后针对模型参数不确定性情况，在对系统进行反馈线性化基础上，借助状态转换和一阶泰勒级数展开，建立了不确定部分的线性化模型，并设计了LQR控制器参数。最后仿真结果表明，当模型参数浮动的情况下，本文设计的高超声速飞行控制系统，能很好地实现速度与弹道倾角参考指令跟踪。

高超声速飞行器；气动参数浮动；反馈线性化；LQR

临近空间内高超声速飞行器一般是指飞行马赫数大于5，在大气层和跨大气层中实现高超声速飞行的飞行器，此类飞行器采用先进的机体/发动机一体化技术，使得弹性机体、推进系统以及结构动态之间存在强耦合，飞行器模型具有高度非线性。另外，高超声速飞行器飞行环境复杂，发动机液态燃料的晃动、大气压力的不均匀等使飞行器模型存在很大的不确定性，该模型不准确性对非线性控制系统会产生很强的负作用[1-2]，因此，高超声速飞行器的建模与飞行控制系统设计是当前控制领域的研究难点和热点[3-4]。……