[发明专利]一种高超声速飞行器运动控制设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高超声速飞行器控制技术领域，具体涉及一种高超声速飞行器运动控制设计方法。

背景技术

高超声速飞行器是具有高度非线性的多变量系统，由于受飞行高度马赫数高和飞行条件的影响，对外形空气动态参数以及大气条件的变化非常敏感，这些因素对飞行控制系统的负作用很大，飞行器气热特性和气动特性变化剧烈。再入动力学模型存在快时变、强非线性耦合、不确定性、多干扰、高实时性等特性。传统控制很难适应大包络、多任务模式飞行运动。因此，国内外研究先进再入控制方法，使得飞行器具有稳定的飞行特性和强鲁棒性能。

高超声速飞行器控制往往采用非线性模型。动态逆方法可以抵消控制系统非线性的负面影响，因此高超声速飞行器控制系统中经常采用基于动态逆的控制策略。收敛性能是控制系统的一个关键性能指标，现有的高超声速飞行器研究结果中均涉及的是无限时间控制方法，即系统在无穷大的时间才能真正收敛到平衡点.有限时间控制是指在有限时间内使系统的状态收敛到平衡点.有限时间收敛的控制方法与非有限时间收敛的控制方法相比不仅有快速收敛的特点，而且还有更好的鲁棒性。显然，有限时间收敛的高超声速飞行器飞行控制方法将有更为优越的响应性能。近年来，有限时间控制受到越来越多的重视，已经应用于许多领域。

发明内容

发明目的：本发明就是针对高超声速飞行器模型，提供一种高超声速飞行器运动控制设计方法，结合动态逆与有限时间控制技术的控制器，使飞行器在运动控制过程中保持强鲁棒性。。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种高超声速飞行器运动控制设计方法，包括以下步骤：

1）给出高超声速飞行器的纵向模型；

2）考虑了发动机的动态，发动机动态方程由二阶系统模型描述，完成对高超声速飞行器的有限时间高度控制设计；

3）给出了控制器增益选择的充分条件，实现了飞行速度和航迹倾角可以在有限时间内收敛到给定值，进而完成对高超声速飞行器的有限时间速度控制设计；

前述步骤1）的高超声速飞行器的纵向模型描述如下:

V·=Tcosα-Dm-μsinγr2---(1)]]>

γ·=L+TsinαmV-(μ-Vr2)cosγVr2---(2)]]>