[发明专利]考虑攻角约束的高超声速飞行器自适应容错控制方法

说明书

本发明公开了一种考虑攻角约束的高超声速飞行器自适应容错控制方法，用于解决现有高超声速飞行器控制方法实用性差的技术问题。技术方案是将飞行器攻角限制在给定范围内，保证超燃冲压发动机的正常工作；针对执行器故障情形，给出了鲁棒自适应调整控制策略，利用冗余控制机构有效补偿失效带来的影响以保证系统的安全性。针对模型不确定性。本发明结合限幅设计与Barrier型李雅普诺夫函数给出控制器，可确保攻角能够被约束在给定范围内，保证超燃冲压发动机正常工作。通过神经网络学习处理模型不确定性代替线性参数化处理，简化了模型分析，便于实际应用。针对执行器故障情形，利用冗余控制机构有效自适应补偿故障带来的影响，实用性好。

技术领域

本发明涉及一种高超声速飞行器控制方法，特别涉及一种考虑攻角约束的高超声速飞行器自适应容错控制方法。

背景技术

高超声速飞行器指能够在大气层内以超过五倍声速飞行的飞行器，由于其突出的飞行能力使得全球实时打击成为可能，因此受到国内外的广泛关注。吸气式高超声速飞行器多以超燃冲压发动机作为动力来源，由于这类发动机取消了传统喷气式发动机的压气机构件，其进气效率对飞行器攻角极为敏感，只有当飞行器攻角被限制在一定范围内时，超燃冲压发动机才可正常工作。当前针对高超声速飞行器的研究对于攻角限制考虑较少，缺乏对攻角进行约束的控制律的相关研究。此外，高超声速飞行器由于飞行环境苛刻，飞行过程未知因素较多，其执行器可能出现卡死等故障并进一步导致飞行失稳。

《Fault-tolerant control using command filtered adaptive back-steppingtechnique:application to hypersonic longitudinal flight dynamics》(Bin Xu,Yuyan Guo,Yuan Yuan,Yonghua Fan,Danwei Wang，《International Journal ofAdaptive Control and Signal Processing》,2016,30(4):553-577)一文针对高超声速飞行器纵向通道设计了自适应容错控制律，同时将模型转化为线性参数化形式设计自适应律对其进行估计，但实际中线性参数化形式难以获得，且该论文的控制器设计中并未考虑攻角约束问题，导致该方法难以工程应用。

发明内容

为了克服现有高超声速飞行器控制方法实用性差的不足，本发明提供一种考虑攻角约束的高超声速飞行器自适应容错控制方法。该方法将飞行器攻角限制在给定范围内，保证超燃冲压发动机的正常工作；针对执行器故障情形，给出了鲁棒自适应调整控制策略，利用冗余控制机构有效补偿失效带来的影响以保证系统的安全性。针对模型不确定性。本发明结合限幅设计与Barrier型李雅普诺夫函数给出控制器，可确保攻角能够被约束在给定范围内，保证超燃冲压发动机正常工作。通过神经网络学习处理模型不确定性代替线性参数化处理，简化了模型分析，便于实际应用。针对执行器故障情形，利用冗余控制机构有效自适应补偿故障带来的影响，保证系统的安全性，实用性好。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种考虑攻角约束的高超声速飞行器自适应容错控制方法，其特点是包括以下步骤：

步骤一、建立高超声速飞行器纵向通道动力学模型：