高超声速飞行器异步切换的鲁棒H∞控制.pdf

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1、2014年2月北京航空航天大学学报February2014第40卷第2期JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsV01．40No．2高超声速飞行器异步切换的鲁棒H∞控制吴振东王青董朝阳(北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，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：针对高超声速飞行器子系统与控制器异步切换问题，提出了一种鲁棒H。控制策略．构造了依赖于控制器切换信号的Lyapunov函数，可以有效抵消由

2、异步切换带来的控制器设计困难，结合平均驻留时间方法和Lyapunov函数方法，分析了系统的全局一致渐近稳定性和H。性能指标，设计了异步切换的鲁棒H。控制器．仿真结果表明，该方法实现高超声速飞行器在异步切换过程中对指令的精确跟踪，控制量在异步切换时刻无跳跃现象，同时对扰动具有较强的抑制作用．关键词：飞行器控制；异步切换；鲁棒控制；稳定性分析；高超声速飞行器中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1001—5965(2014)02-0177-06RobustH。controlforhypersonicveh

3、iclesunderasynchronousswitchingWuZhendongWangQing(SchoolofAutomationScienceandElectricalEngineering，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)DongChaoyang(SchoolofAeronauticalScienceandEngineering，BeijingUniversityofAeronauticsandAst

4、ronautics，Beijing100191，China)Abstract：AnewrobustH。controldesignmethodwaspresentedforhypersonicvehiclesunderasyn—chronousswitchingbetweenthecontrollersandsubsystems．ALyapunovfunctiondependentonswitchingsig—nalofcontrollerswasconstructed，whichcouldeffectivel

5、ycounteracttheintractableproblemofcontrollerde-signunderasynchronousswitching．Moreover，employingtheaveragedwelltimetechniqueandLyapunovfunctionmethod，thegloballyuniformlyasymptoticallystablewiththeH。performanceindexwasinvestigated，andtherobustH。controllersw

6、eredesigned．SimulationresultsshowthattherobustH。controlsystemofhy-personicvehiclesprovidessatisfactorycommandtrackingandavoidsthestatejumpingunderasynchronousswitchingwithahighcontainmentprocedurefortheturbulence．Keywords：flightcontrol；asynchronousswitching

7、；robustcontrol；stabilityanalysis；hypersonicvehicle由于高超声速飞行器的飞行包线跨度大，其气动力特性在飞行过程中改变显著，导致动力学特征和模型参数沿飞行轨迹变化非常快，工程上常采用增益调度方法设计此类系统的控制器¨。，但该方法难以保证闭环控制系统的稳定性．为了弥补上述方法的不足，学者将切换系统理论应用于高超声速飞行器的控制器设计中旧“1，取得了很好的设计效果，这些研究工作均是基于子系统与控制器同步切换．考虑飞行器实际工作中，从辨识工作子系统到激活相应的子控制器需

8、要一定的时间，即控制器切换时刻会滞后于子系统，极易导致高超声速飞行器控制系统切换过程的动态跟踪特性变差，甚至造成闭环系统的不稳定，因而有必要研究飞行器子系统与控制器的异步切换．近年来对子系统与控制器异步切换研究取得了一些优秀的成果¨叫0

9、．文献[7]分析异步切换收稿13期：2013-04—16；网络出版时间：2013—11-2010：28网络出版地址：www．cnki．net／kems／detail