高超声速飞行器轨迹跟踪控制仿真

摘要

对于具有严重非线性、多变量以及参数不确定等特点的高超声速飞行器的轨迹控制系统,滑模控制是一种十分有效的控制方法,但传统的滑模控制会不可避免的产生抖振现象,为了彻底消除这一现象,设计了一种新型的自适应全阶终端无抖振滑模控制律.首先,简要介绍了高超声速飞行器纵向非线性模型,并给出反馈线性化后速度和高度的状态方程.其次,假设所有状态可测,采用全阶终端滑模滑动流型,分别对速度和高度两个子系统设计有限时间收敛的全阶终端滑模控制器,以避免奇异问题,并引入一阶低通滤波器作用于控制输入,以消除由开关函数引起的抖振现象;最后,采用扩张状态观测器对不可测状态进行估计,设计了自适应全阶终端滑模控制律.数字仿真表明,自适应全阶滑模控制器能够使系统在有限时间内跟踪到给定指令,并彻底消除了抖振现象.仿真验证了所提出控制律的有效性.