变体飞行器的非脆弱有限时间鲁棒控制器设计

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1、第32卷第11期控制与决策Vol.32No.112017年11月ControlandDecisionNov.2017文章编号:1001-0920(2017)11-1933-08DOI:10.13195/j.kzyjc.2016.1087变体飞行器的非脆弱有限时间鲁棒控制器设计程昊宇1y,董朝阳1,王青2,侯砚泽3(1.北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100083；2.北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京100083；3.北京空间技术研制试验中心，北京100094)摘要:针对存在有界干扰和控制器参数不确定性的变体飞行器,研究非脆弱有限时间鲁棒控制器的设

2、计问题.首先建立变体飞行器纵向运动的切换系统模型.考虑到每个子系统具有不同的特性,基于多Lyapunov函数方法和模态依赖驻留时间方法分析了飞行器系统有限时间有界性能及满足H1性能指标的充分条件,降低了控制器设计的保守性.此外,由于在控制器设计中不可避免地存在不确定性,设计了基于状态反馈的非脆弱鲁棒控制器,并以线性矩阵不等式的形式给出了控制器存在的充分条件和求解方法.最后,通过仿真验证了所提出方法的优越性和有效性.关键词:变体飞行器；非脆弱控制；模态依赖平均驻留时间；有限时间有界；鲁棒控制中图分类号:TP273文献标志码:ANon-fragilefinite-timer

3、obustcontrollerdesignformorphingaircraftCHENGHao-yu1y,DONGChao-yang1,WANGQing2,HOUYan-ze3(1.SchoolofAeronauticScienceandEngineering，BeihangUniversity，Beijing100083，China；2.SchoolofAutomationScienceandElectricalEngineering，BeihangUniversity，Beijing100083，China；3.InstituteofMannedSpaceSys

4、temEngineering，Beijing100094，China)Abstract:Consideringtheboundedexternaldisturbanceandcontrolleruncertaintiesofthemorphingaircraft,thenon-fragilefinite-timerobustcontrollerdesignproblemisinvestigated.Firstly,thelongitudinalmotionofmorphingaircraftismodeledasaclassofswitchedsystems.Since

5、thepropertiesofeachsubsystemmaybedifferent,themultipleLyapunovfunctionalmethodandmode-dependentaveragedwelltimemethodarecombinedtoguaranteethefinite-timeboundednessandrobustperformanceofthesystem,whichislessconservative.Inaddition,thenon-fragilerobustcontrollerbasedonstate-feedbackispropo

6、sedtoovercometheinfluencecausedbytheinherentandunavoidableimprecisionofthecontrollers.Thesufficientexistingconditionsandsolutionsofthecontrollersaregivenintheformoflinearmatrixinequalities.Simulationresultsshowthesuperiorityandeffectivenessoftheproposedmethod.Keywords:morphingaircraft；non-f

7、ragilecontrol；mode-dependentaveragedwelltime；finite-timeboundedness；robustcontrol0引䀰成,可以用于飞行环境、系统结构或参数变化情况变体飞行器[1-2]能够根据外界环境和飞行任务下的建模与分析,在航空航天领域获得了广泛的应的变化,主动改变自身外形,从而达到扩大飞行包线、用.文献[6-7]利用切换系统理论,分别针对F-16飞行适应多种飞行任务的目的.但是,后掠角、机翼展长器和近空间高超声速飞行器设计了控制器,通过多等飞行器构型参数的变化会引起气动力系数、气动Lyapunov函