基于不变流形的高超声速飞行器动态面控制

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1、2014年11月第40卷第11期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsNovember2014V01．40No．11基于不变流形的高超声速飞行器动态面控制后德龙陈彬(北京航空航天大学飞行器控制一体化技术重点实验室，北京100191)(北京宇航系统工程研究所，北京100076)王青董朝阳(北京航空航天大学飞行器控制一体化技术重点实验室，北京100191)(北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100191)摘要：针对存在未知气动参数的吸气式高

2、超声速飞行器纵向运动控制问题，提出一种基于不变流形的自适应动态面控制方法．通过合理假设将高超声速飞行器纵向模型分解为弹道倾角回路和速度回路，分别实现对弹道倾角和速度参考指令的跟踪．弹道倾角回路被表达为严反馈形式进行控制器设计．采用基于不变流形的自适应方法实现了对未知参数的估计．所提出的自适应动态面控制方案能保证未知参数估计误差全局一致稳定和闭环系统全局有界稳定，且估计器和控制器设计不存在耦合，因此参数设计更加容易．仿真结果验证了该控制方法在参数估计方面的显著优势和良好的闭环系统性能．关键词：高超声速飞行器；跟踪控制；自适应估计；动

3、态面控制；不变流形中图分类号：TP249；V448．22文献标识码：A文章编号：1001．5965(2014)11．1595．07DynamicsurfacecontrolforhypersonicvehiclebasedoninvariantmanifoldHouDelong(ScienceandTechnologyonAircraftControlLaboratory，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)ChenBin(Beijin

4、gAstronauticsSystemsEngineeringInstitute，Beijing100076，China)WangQing(ScienceandTechnologyonAircraftControlLaboratory，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)DongChaoyang(SchoolofAeronauticScienceandEngineering，BeijingUniversityofAeronauticsa

5、ndAstronautics，Beijing100191，China)Abstract：Anadaptivedynamicsurfacecontrolschemebasedoninvariantmanifoldwasproposedforthelongitudinalmotioncontrolproblemofhypersonicvehicle．Withreasonablehypothesis，thelongitudinaldy-namicmodelwasseparatedintoflight-pathangleloopandve

6、locityloop．Flight-pathangleloopwasformattedintoparametric—strict—feedbackform．Theunknownparametersofthesystemwereestimatedbasedonthemeth．odofinvariantmanifold．Theproposeddynamicsurfacecontrolschemecanguaranteetheglobaluniformstableoftheerrorofestimationandtheglobalbou

7、ndednessoftheclosedsystem．Thedecoupledrelationshipbetweenestimatorandcontrollermadetheparametertuningmoreeasilythanthetraditionaladaptivedynamicsurfacemethod．Simulationresultsvalidatetheprominentimprovementinparametersestimationandthegoodperform—anceoftheclosedsystem．

8、Keywords：hypersonicvehicle；trackingcontrol；adaptiveestimate；dynamicsurfacecontrol；invariantmanifo】d收稿日期：2013-11—21；网络出版时间：20