孙 光 朱如意 王 征

中国运载火箭技术研究院研究发展中心，北京100076



基于干扰观测器的飞行器再入姿态广义预测控制

孙 光 朱如意 王 征

中国运载火箭技术研究院研究发展中心，北京100076

考虑飞行器模型中的不确定和干扰失配问题，针对再入飞行器提出了一种基于非线性干扰观测器的广义预测控制方法。首先，在姿态子系统中引入虚拟广义预测控制，通过非线性观测器实现对控制器中未知干扰的估计；其次，对姿态角速度子系统利用广义预测控制方法进行实际控制输入设计时，为简化计算，将虚拟控制的导数作为不确定项同未知干扰一起利用非线性干扰观测器进行了估计；最后，基于Lyapunov理论证明了飞行器姿态收敛到期望姿态的有界小邻域内。仿真结果验证了此方法的有效性。 关键词 再入飞行器；干扰观测器；广义预测控制

再入飞行器再入返回过程中飞行轨迹涵盖外层空间、稀薄大气层以及稠密大气层，飞行速度从亚音速、超音速到高超音速甚至接近轨道速度，如此大跨度的飞行范围使其模型特性变化显著。另外，各通道间气动耦合、惯性耦合、运动学耦合严重及各种不确定性外部扰动、建模误差和系统参数不确定的存在，导致姿态控制变得异常复杂。为保证飞行器飞行控制的性能，必须有效抑制上述复合干扰的影响。

预测控制能有效克服受控对象的模型不确定性，并表现出良好的控制性能而得到广泛的应用，其应用范围已从最初的工业生产延伸至航空航天领域[1-3]。……