侯小燕 薛文涛 张 晨

江苏科技大学， 镇江 212003



基于浸入与不变的气动弹性系统反演滑模控制*

侯小燕 薛文涛 张 晨

江苏科技大学， 镇江 212003

针对外部扰动不确定的机翼气动弹性颤振问题，提出一种基于系统浸入与流形不变的自适应反演滑模控制方法。首先建立了带双控面和不确定外部扰动的气动弹性系统模型。然后结合反演和滑模控制理论设计了自适应Super-twisting反演滑模控制器，其中自适应扰动估计的设计采用浸入与不变方法，在系统整体自适应律中加入额外补偿项并建立扰动估计误差流形，通过自适应律的设计来保证误差流形的不变及吸引，从而保证扰动估计误差的收敛。最后对设计的控制系统进行了Lyapunov稳定性证明和仿真。结果表明，利用该方法设计的控制器外部扰动估计准确，翼段浮沉位移和俯仰角的控制优于传统的自适应滑模控制，气动弹性系统的稳定性和自适应性有所提高。 关键词 气动弹性机翼；浸入与不变；反演；自适应；Super-twisting；滑模控制

飞行器的气动弹性问题是气动力、弹性力和惯性力相互作用的结果，包括机翼颤振、操纵面嗡鸣及抖振等现象[1-3]。气动弹性系统的非线性也可能导致系统响应出现跳跃现象、极限环、模态交互和其它现象。颤振是一种复杂的非线性不稳定现象，包括极限环振荡、分岔和混沌运动等。颤振将严重影响飞行器的正常运行，导致结构疲劳甚至翼段损坏，由此可见，进行精确的非线性估计和相关的颤振主动抑制至关重要。……