[发明专利]基于运动状态综合识别的高速飞行器自适应控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高速飞行器自适应控制方法，特别是涉及一种基于运动状态综合识 别的高速飞行器自适应控制方法。

背景技术

高速飞行器在与传统飞行器相比，机体、推进系统以及结构动态之间的耦合更强， 同时由于高超声速流特性，高速飞行器的气动特性与姿态角存在复杂的非线性关系，气 动建模复杂。对于这种高阶非线性对象模型，难以直接进行控制器的设计。因此，高速 飞行器的控制系统设计面临着变参数、快速响应和高效控制等问题（崔尔杰，近空间飞 行器研究发展现状及关键技术问题，力学进展，2009，Vol39(6)，658-673）。

文献“基于特征模型的高超声速飞行器鲁棒控制方法，飞行力学，2011，Vol29(1)， 46-49”将特征建模理论与多模型自适应控制方法相结合，设计了一种基于特征模型的 鲁棒自适应控制方案。将飞行器的飞行空域划分为若干子空间，在子空间内设计了其 相应的H_∞鲁棒控制器，离线预先装订好飞行空域内的控制器参数。在实际的飞行控制 中，通过辨识得到的特征模型参数进行各子控制器间的切换。在工程实际应用中，辨 识方法具有收敛时间长的缺点，同时离线预先装订好的控制器参数在高速飞行器的控 制系统面临着变参数、快速响应和高效控制的要求方面存在不足。因此，需要一种可 快速得到面向控制模型，并且可在线实时调整控制器参数的姿态控制方法，这也是高 速飞行器控制系统研究中的关键技术之一。

发明内容

为了克服现有基于特征模型的高超声速飞行器鲁棒控制方法收敛时间长的不足， 本发明提供一种基于运动状态综合识别的高速飞行器自适应控制方法。该方法通过建立 高速飞行器的模型，对模型进行小扰动线性化，获得飞行器运动状态的特征模型；由 快速可测量来在线构建面向控制的特征模型的特征状态量；根据确定的特征模型的特 征状态量，通过在线调配对象系统的零极点来输出达到期望性能所需要控制器的控制 参数。由于通过运动状态综合识别方法来快速获得面向控制的特征模型的特征状态量， 因此不需要进行在线辨识；其次，自校正自适应控制策略可根据对象的实时动态特性 直接进行在线生成控制器参数，使控制器的参数在实际飞行过程中可以根据实际情况 进行及时地调整。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于运动状态综合识别的高速 飞行器自适应控制方法，其特点是包括以下步骤：

步骤一、将高速飞行器视为刚体，其纵向运动模型为

对纵向运动模型进行小扰动线性化，获取短时间周期的姿态低阶扰动模型。取弹道某点V₀,θ₀,h₀处的线性化参考点为α₀及其配平舵偏δ_z0，俯仰角速度则有