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考虑控制输入受限的高超声速飞行器反步控制

摘要

本文主要研究高超声速飞行器纵向运动系统的动力学与控制问题.首先,给出了高超声速飞行器纵向运动系统的动力学模型.其次,利用反步控制方法对高度子系统和速度子系统分别设计了控制器,在控制器的设计过程中,显式地考虑了高度子系统控制输入受限的问题,通过构造一个阶数等于高度子系统阶数的辅助系统,实现了对控制输入饱和的补偿.另外,考虑到常规反步法存在微分膨胀的问题,引入动态面控制技术以避免对虚拟控制量进行反复求导,简化了控制器的设计.然后,利用Lyapunov稳定性理论对飞行器控制系统和构造的辅助系统的稳定性进行分析.最后,仿真结果表明本文提出的控制方案可以有效地补偿输入受限对系统的影响,设计的控制能够使飞行器更快地跟踪给定的参考轨迹.

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