高超飞行器建模及基于扰动观测器控制研究

摘要

高超声速飞行器飞行的速度和高度跨度大、变化快，飞行动力学特性复杂；模型具有非线性，强耦合及不确定性，对于控制器的设计提出了很高的要求。本文针对高超声速飞行器特点，建立了考虑推进及弹性影响的纵向模型，并提出了基于扰动观测器控制的设计方法。在典型高超声速飞行器几何结构基础上，针对机体/发动机一体化设计布局，结合高超声速气动力学和气动弹性有关理论，建立非线性纵向模型方程；通过分析模型的不确定性来源，建立非线性不确定模型，最后基于理论推导，采用基于扰动观测器的控制方法。仿真结果表明，本方法所设计的控制器在给定的不确定性范围内具有良好的鲁棒性。