弹性高超声速飞行器可调Tube-MPC容错控制

摘要

针对反馈线性化后带有状态依赖输入饱和的弹性高超声速飞行器,并考虑执行器失效或随机漂移故障和参数不确定,本文提出了可调Tube预测控制(Tube-MPC)容错控制方法。首先,基于反馈线性化后的多胞线性参变模型,考虑到部分故障发生下的保守性问题,在传统Tube-MPC控制器中引入调节因子,将鲁棒正不变集进行等比例缩减,以平衡控制性能与鲁棒性。其次,基于缩减后的不变集,分别设计辅助鲁棒控制律和标称控制律。为处理虚拟输入饱和,将标称控制律设计为无约束和约束下的凸组合形式。同时,将实际输入约束转化为约束界限与飞行状态相关的虚拟输入线性多项式约束,并利用平方和(SOS)技术将多项式约束转化为线性矩阵不等式约束进行控制律求解。最后,仿真结果验证了控制方法的有效性。