熊柯, 夏智勋, 郭振云

(国防科学技术大学 航天与材料工程学院, 湖南 长沙 410073)

倾斜转弯高超声速飞行器滑模变结构解耦控制

熊柯, 夏智勋, 郭振云

(国防科学技术大学 航天与材料工程学院, 湖南 长沙 410073)

针对在倾斜转弯时高超声速飞行器自动驾驶仪设计中系统参数不确定和干扰严重、各通道之间存在强烈耦合的问题,提出了一种全局积分滑模变结构解耦控制方法。该方法基于滑动模态对匹配的参数不确定和外界干扰的不变性原理,采用了一种全局积分型的滑模面,使系统在初始阶段就处于滑模态,同时通过滑模函数反馈削弱参数摄动及干扰产生的滑模误差,实现了各输出之间的全程解耦和鲁棒稳定。仿真结果证实了所提方法具有良好的跟踪性能和鲁棒性,能满足高超声速飞行器倾斜转弯协调控制的要求。

倾斜转弯; 高超声速; 解耦设计; 全局积分滑模

引言

倾斜转弯技术可以满足高超声速飞行器气动外形与冲压发动机兼容的要求,保证超燃冲压发动机处于良好的工作状态,提高迎角使用范围,增强飞行器的侧向机动能力和滚动稳定性。但由于飞行器外形不对称,同时要绕速度矢量快速滚转,导致了飞行器动力学中必然存在三种耦合:气动耦合、运动学耦合和惯性耦合[1-3],通道间的耦合使得飞行器在倾斜转弯时容易诱发较大的侧向过载和侧滑角,而倾斜转弯协调控制要求侧滑角近似为零,这使得高超声速飞行器自动驾驶仪的解耦设计成为关键问题。……