基于微分几何反馈线性化的高超声速飞行器控制系统实现

摘要

为实现对高超声速飞行器横滚角度数值、纵滚角度数值的同步控制,使飞行器元件呈现出相对平稳的运动状态,设计基于微分几何反馈线性化的高超声速飞行器控制系统;利用电源管理模块电路,更改电机驱动器元件的连接形式,根据螺旋桨转动速率,调试IMU惯性传感器、GPS定位、PID控制器三类下级硬件设备的实时运行状态,完成高超声速飞行器控制系统的主体应用结构设计;按照飞行器运动轨迹的微分处理结果,计算控制向量反馈指标的具体数值水平,再通过解析几何信号的处理方式,确定线性化姿态解算表达式,实现基于微分几何反馈线性化的飞行器控制程序设计,结合相关硬件应用设备,完成对高超声速飞行器控制系统的研究;实验结果显示,当实验时间为14 s时,实验组横滚角度数值与理想角度数值之间的差值最大为3°;当实验时间为6 s时,实验组纵滚角度数值与理想角度数值之间的差值最大为4°,微分几何反馈线性化原则能够有效控制横滚角度数值、纵滚角度数值与理想角度数值之间的差值水平,在促进高超声速飞行器平稳运动方面具有较强的可行性价值。