赵志芳 肖利红 倪少波

北京航天自动控制研究所, 北京 100854

重复使用亚轨道飞行器(Sub-Orbital Reusable Launch Vehicle， SRLV)作为集成运载火箭、航天器、航空器(无人机)等多项技术的复杂飞行器，飞行状态和参数变化范围很大，控制对象具有强非线性、强耦合、快时变、不确定性等特点[1-2]。传统的控制器设计方法是不考虑俯仰、偏航、滚转三通道之间的任何交连作用，独立设计控制器，然后加入协调控制支路对交联耦合项进行补偿。本文基于H-矩阵并结合定量反馈理论(QFT)中的自动整形原理设计鲁棒解耦控制器。

传统的解耦方法通常是针对精确的对象模型，设计预补偿器来解耦。模型对象存在不确定时，不能保证有良好的解耦效果，且解耦结果对频率敏感。本文提出的基于H-矩阵理论针对具有参数不确定性的对象模型，设计反馈补偿器，这就保证MIMO系统在具有参数不确定性时几乎是解耦的，因此，我们可以称之为鲁棒解耦技术。反馈补偿器的具体实现是利用QFT自动整形原理，从而保证了解耦结果对频率的不敏感性和对模型参数不确定性的鲁棒性。

1 H-矩阵/QFT鲁棒解耦多变量控制设计原理

1.1 问题提出

图1所示为H-矩阵/QFT鲁棒解耦多变量控制系统框图，其中G(s)为被控对象，G≡G(α,s)=(gij(α,s))表示带有不确定性参数向量α的线性时变传递函数。K(s)为反馈补偿器，F(s)为控制器，H(s)为反馈补偿后几乎解耦的被控对象。

图1 H-矩阵/QFT鲁棒解耦多变量控制系统

理想状况下，设计目的是寻求反馈补偿器K(s)，使得G(α,s)补偿后的系统H(s)成为具……