杜立夫 黄万伟 杨广慧 禹春梅

北京航天自动控制研究所，北京100854

临近空间高超声速飞行器一般是指飞行马赫数大于5 的飞行器，而高超声速滑翔飞行器是利用高升阻比的特殊气动外形，使其能利用空气动力在大气层和跨大气层中实现高超声速远距离滑翔机动的飞行器。高升阻比的气动外形使得主升力面在俯仰通道上，这样俯仰通道的机动能力很强，偏航通道的机动能力很弱，此时采用BTT 控制进行横向机动来满足飞行任务的需求，飞行器快速的滚转导致俯仰、偏航和滚动通道存在强烈的运动学、惯性和气动力耦合效应，如果直接应用STT(侧滑转弯)控制，这种在工程上广泛使用的三通道独立控制系统设计方案，那么其交连耦合将使滑翔飞行器在倾斜转弯时容易诱发较大的侧向过载和侧滑角，侧滑通道会受到较大的干扰，想要控制较小的侧滑角比较困难，不能满足BTT 控制对侧滑角较小的要求，滑翔飞行器长时间飞行很可能失稳失控，必须消除或减小三通道之间的交连耦合作用，因此需要对滑翔飞行器进行多变量系统设计，这样才能保证侧滑角满足要求［1］。

本文利用飞行器的BTT 控制技术，首先采用三通道独立设计，然后加入协调控制支路进行补偿解耦，其中三通道独立设计采用自适应PID 方法，控制器参数随飞行高度和速度的变化而变化。在对系统交连耦合程度分析的基础上提出了按交连耦合项系数大小进行补偿的方法，并以此设计了变增益的协调控制支路来补偿系统的交连耦合［2］。……