高海燕, 蔡远利, 唐伟强

(1.厦门理工学院 福建省高电压技术重点实验室, 福建 厦门 361024;2.西安交通大学 电子与信息工程学院, 陕西 西安 710049;3.兰州理工大学 电气工程与信息工程学院, 甘肃 兰州 730050)



基于LMI的高超声速飞行器滑模预测控制

高海燕1, 蔡远利2, 唐伟强3

(1.厦门理工学院 福建省高电压技术重点实验室, 福建 厦门 361024;2.西安交通大学 电子与信息工程学院, 陕西 西安 710049;3.兰州理工大学 电气工程与信息工程学院, 甘肃 兰州 730050)

针对高超声速飞行器非线性、多约束、快时变等特点,提出了一种基于线性矩阵不等式的滑模预测控制方法。首先设计系统的滑模面,然后对滑模面进行预测并将其作为优化性能指标,通过Schur补引理将控制律的设计转化为一个优化问题。该方法避免了常规滑模控制的高频切换,有效地克服了抖振现象。此外,相对于传统的滑模预测控制方法,该方法不需要额外计算终端约束条件和终端代价函数,只需要通过选取合适的李雅普诺夫函数即可保证系统的稳定性,且其加权矩阵和控制律是同时进行优化设计的,简化了设计过程。仿真试验表明,相比于单纯的预测控制和滑模控制,所提出的方法具有更好的跟踪性能。

线性矩阵不等式; 滑模预测控制; 渐近稳定; 高超声速飞行器

0　引言

高超声速飞行器是指飞行速度在5倍声速以上,在大气层或跨大气层实现高速远程飞行的飞行器[1]。与传统飞行器相比,由于采用机体/发动机一体化技术使其弹性机体、推进系统以及结构动态之间的耦合更强,系统的非线性更强,并且运行环境更加复杂,飞行过程中气热、气动特性变化更剧烈,迎角和舵偏等受到严格的约束条件限制。……