常莹莹 王小虎 何 纯 刘雄飞

北京控制与电子技术研究所，北京100038

高超声速滑翔飞行器是指飞行马赫数大于5， 在大气层内和跨大气层中飞行的无人飞行器，目前已成为国内外许多学者关注的焦点。高超声速滑翔飞行器在再入过程中气动特性变化剧烈、非线性以及通道间的耦合非常严重，所以需要一种鲁棒性强，控制精度高的姿态控制算法。

目前对于这种非线性系统控制器的设计，工程上一般采用传统的变增益协调控制方法，这种方法在X －43A 飞行过程中得到了成功应用。但X －43A 的整个飞行过程为巡航下的直线飞行，飞行包线变化范围小，飞行时间短，当飞行包线范围扩大、外界扰动增强时，变增益协调控制方法需要有极大量的增益预置表，且切换过程中参数往往产生突变，严重影响系统的控制性能。最近十几年来，人们不断努力研究各种非线性控制算法来提高高超声速滑翔飞行器的性能［1－3］。对于存在模型不确定性和非线性强耦合的系统，滑模控制是一种有效的鲁棒控制方法［4－6］，其特点为一旦系统进入滑模面，系统状态的转移就不再受系统参数与外界扰动的影响。因此，滑模控制系统的鲁棒性和不变性成为它得到普遍重视和应用的一个重要原因。

本文结合了文献［7 －8］的非线性变结构控制思想和在线估计技术，设计了高超声速滑翔飞行器的变结构自适应姿态控制器。将结构干扰力矩、非线性耦合、气动参数摄动等不确定因素视为一类有界干扰，并根据Lyapunov 稳定方法设计了外部干扰界值的自适应律，从而对系统中的不确定因素进行补偿。……