基于状态重构的吸气式高超声速飞行器鲁棒反演控制

卜祥伟，吴晓燕，马 震，张 蕊

(空军工程大学 防空反导学院，西安 710051)



基于状态重构的吸气式高超声速飞行器鲁棒反演控制

卜祥伟，吴晓燕，马 震，张 蕊

(空军工程大学 防空反导学院，西安 710051)

针对吸气式高超声速飞行器参数不确定弹性体模型，仅考虑速度、高度和俯仰角速度可测的情况，提出了一种基于状态重构的鲁棒反演控制器设计方法。首先，将被控对象模型表示为严格反馈形式，分别采用动态逆和反演设计实际控制律和虚拟控制律；其次，引入反正切跟踪微分器来简化虚拟控制律求导运算，并用于对弹道角和攻角进行状态重构；最后，为了保证反演控制器的鲁棒性，基于非线性-线性跟踪微分器，设计了一种新型非线性干扰观测器，可实现对模型不确定项的精确估计和补偿。仿真结果表明，所提策略取得了较高的状态重构精度，控制器能够克服模型不确定项的影响，且能保证速度和高度对参考输入的稳定跟踪。

吸气式高超声速飞行器；鲁棒反演控制器；反正切跟踪微分器；状态重构；非线性-线性跟踪微分器；非线性干扰观测器

0 引言

吸气式高超声速飞行器动力学的高不确定性主要源于3个方面[1-3]：一是飞行器气动推进结构耦合关系复杂，尚未建立完善的风洞试验和飞行实测数据库；二是柔性材料的大量使用导致其细长体机身在大马赫数飞行时极易发生弹性变形，气动加热效应则进一步加剧了飞行器弹性状态与刚体状态的耦合效应；……