飞行器航迹倾角的自适应动态面控制

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1、2013年2月第39卷第2期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsFebruary2013V01．39No．2飞行器航迹倾角的自适应动态面控制郭一刘金琨(北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京100191)摘要：针对飞行器纵向模型具有参数不确定性和外界干扰的特点，提出一种飞行器航迹倾角的自适应动态面控制方法．动态面控制方法通过引入一阶低通滤波器避免了传统反演设计存在的“微分爆炸”现象，采用自适应律对模型未知参数进行在线估计，并利用非线性阻尼项克服外界干扰．通过Lyapu

2、nov方法证明得出闭环系统半全局一致稳定，跟踪误差可通过调节控制器参数达到任意小．仿真结果表明：该方法能在简化控制设计过程的同时保证航迹倾角跟踪上预定轨迹，控制系统具有较强的自适应能力且对外界干扰具有一定的鲁棒性．关键词：动态面控制；自适应控制；航迹倾角中图分类号：V249．1文献标识码：A文章编号：1001—5965(2013)02-0275-05AdaptivedynamicsurfacecontrolforaircraftflightpathangleGuoYiLiuJinkun(SchooIOiAutomationScienceandElectficalEn

3、gineering，BeijingUniversityOfAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)Abstract：Forthefeaturethataircraftlongitudinaldynamicsincludeparametricuncertaintiesandexternaldisturbances，anadaptivedynamicsurfacecontrollerwasproposedforflightpathangle．Dynamicsurfacecon—trolmethodeliminated

4、theproblemof‘‘explosionofcomplexity”existingintraditionalbacksteppingapproachwiththeintroductionoflowpassfilters．Adaptivelawsweredesignedtoestimateunknownparametersofthemodelandnonlineardampingitemswereusedtoovercometheexternaldisturbances．FromLyapunovstabilityanalysis，itwasshownthatth

5、econtrolstrategyguaranteedthesemi-globalstabilityoftheclosed—loopsystem，andmadethetrackingerrorarbitrarilysmallbyadjustingthecontrollerparameters．Simulationresultsindicatethattheproposedschemecanmakeflightpathangletrackthedesiredtrajectorywithsimplifyingthecontroldesignprocedure．Thecon

6、trolsystemhasstrongadaptivecapabilityandisrobusttoexternaldisturbances．Keywords：dynamicsurfacecontrol；adaptivecontrol；flightpathangle飞行器的非线性控制是控制领域的一个热点．由于动力学模型存在强耦合与高度非线性特性，控制律设计具备一定难度．根据不同的目标和侧重点，各国学者有针对性地提出许多控制方法‘1‘2。，反馈线性化是其中最常见的一种方法‘3。4。．然而，反馈线性化存在诸如依赖于精确模型、对模型误差敏感等局限．对于带有不确定性的系统，

7、该方法要求不确定性符合匹配条件．反演设计(backstepping)为非匹配不确定非线性系统控制提供了一种有效的方法．它将整个复杂系统分解成多个子系统，结合Lyapunov函数逐层设计虚拟控制量，并一直后退到整个系统，最后完成实际控制律的设计．文献[5—7]利用反演设计控制飞行器航迹倾角，克服了反馈线性化的局限，使闭环系统全局稳定．然而，由于需要对非线性函数重复求导，反演设计得到控制律的复杂程度会随着系统阶数增加而剧增，这即是所谓的“微分爆炸”现象．为了克服这一缺点，文献[8]收稿日期：2011-12-12：网络出版时间：2013-01—2309：48网络出版地