胡超芳 任艳丽 解倩倩

天津大学电气与自动化工程学院，天津 300072



基于RMPC的高超声速飞行器输入饱和控制*

胡超芳 任艳丽 解倩倩

天津大学电气与自动化工程学院，天津 300072

针对带有输入饱和限制的高超声速飞行器非线性纵向运动模型，提出了一种鲁棒模型预测控制器(RMPC)设计方法。利用雅克比线性化以及张量积(T-P)模型转换方法，将高超声速飞行器非线性模型转化为多胞线性参变(LPV)模型。在此基础上，将输入饱和表示为实际反馈控制律与辅助反馈控制律构成的凸包，建立饱和RMPC控制器，并通过引入辅助矩阵来降低其保守性，利用线性矩阵不等式(LMI)求解，以保证输入饱和条件下闭环系统的控制性能和稳定性。通过与其它RMPC控制器的仿真比较，验证了本文方法的有效性。 关键词 高超声速飞行器；输入饱和；鲁棒预测控制；张量积；线性参变模型

高超声速飞行器是指一类飞行速度超过5倍声速的飞行器。其机体/发动机一体化的设计，导致高超声速飞行器的非线性程度较高，对控制器设计提出了极大挑战。为避免复杂的非线性设计过程，并实现高超声速飞行器大包络下的飞行控制，鉴于线性参变(LPV)模型能够充分描述系统内在的非线性和时变特点，可以利用成熟线性控制理论的优势[1]。近年来基于LPV系统的高超声速飞行器控制研究得到了一定发展，如文献[2-3]针对高超声速飞行器纵向运动模型，在多胞LPV模型基础上设计了鲁棒变增益控制器。……