高超声速飞行器自适应抗饱和再入控制.pdf

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1、第47卷第6期20t5年12月南Journalof京航NanjingU空航天大学niversityofAeronautics学＆A报strOnautICSVol-47No．6Dec．2015DOI：10．16356／j．1005—2615．2015．06．007高超声速飞行器自适应抗饱和再入控制都延丽1尹佳杰1孟亦真1盛守照2(1．南京航空航天大学航天学院，南京，210016；2．南京航空航天大学自动化学院，南京，210016)摘要：高超声速飞行器(Hypersonicvehicle，HSV)再入过程中易发生舵面饱和现象，并且其动力学模型具有强烈不确定的特征，

2、这导致其姿态控制系统的设计极富挑战性。针对舵面受限的非线性控制问题，提出外部Anti—windup系统结合二阶Terminal滑模控制律的设计方法，能够实现对气动舵面饱和的控制补偿，使HSV快速平稳地跟踪指令信号。其次，针对HSV的强不确定控制问题，提出自适应滑模干扰观测器(Adaptiveslidingmodedisturbanceobserver，ASMD0)的方法来对再入气动参数不确定及强外界干扰进行估计，此方法无需干扰界已知且学习参数少，适合实时控制。最后，再入姿态控制的仿真结果表明了该控制方法的有效性和强鲁棒性。关键词：高超声速飞行器；再入；anti

3、—windup；二阶Terminal滑模控制；自适应滑模干扰观测器中图分类号：V249；TP273文献标志码：A文章编号：1005—2615(2015)06—0833—09AdaptiveReentryControlforHypersonicVehicleswithSaturationDuYanlil，YinJiajiel，MengYizhenl，ShengShouzhao2(1．CollegeofAstronautics，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing，210016，China；2．Co

4、llegeofAutomationEngineering，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing，210016，China)Abstract：ThesaturationofcontrolsurfacesismorelikelytoOccurforthehypersonicvehicle(HSV)duringreentry，andthedynamicmodelofHSVpossessesthefeatureofstronguncertainty．Bothprob—lemsmakethedesigno

5、freentryattitudecontrollerachallengingtask．Themethodofexternalanti—windupsystemcombinedwiththesecond—orderterminalslidingmodecontrollawispresentedforthenonlinearcontrolproblemoftherestrictionofcontrolsurfaces．ItcanrealizethecompensationforthecontrolsurfacesaturationandletHSVsmoothly

6、trackthecommandsignals．Then，theadaptiveslidingmodedisturbanceobserver(ASMDO)isproposedtoestimateaerodynamicparameteruncertaintiesandstrongexternaldisturbancesforstronguncertainty．Thismethoddoesnotneedtheinformationofdis—turbanceboundsandhasfewerlearningparameters，SOitissuitableforth

7、ereal～timecontr01．Finally，thesimulationofattitudecontrolforthereentryHSVisconducted，andtheresultsshowtheeffective—nessandrobustnessofthisscheme．Keywords：hypersonicvehicle；reentry；anti—windup；second—orderterminalslidingmodecontrol；adap—tiveslidingmodedisturbanceobserver高超声速飞行器(Hypers

8、onicvehicle，HSV)再入时