周军, 赵金龙

(西北工业大学 精确制导与控制研究所, 陕西 西安 710072)



基于扩张干扰观测器的再入飞行器终端滑模控制

周军, 赵金龙

(西北工业大学 精确制导与控制研究所, 陕西 西安 710072)

针对再入滑翔飞行器存在时变非匹配不确定干扰的问题,设计了一种非线性扩张干扰观测器和新型双回路非奇异终端滑模控制律。首先将观测器状态变量扩张为干扰及其变化速率的估计值,再基于Lyapunov稳定性定理设计新型非线性干扰观测器;将再入飞行器系统方程分为姿态角外回路和姿态角速率内回路,分别设计具有干扰补偿作用的新型滑模面,以及能够有限时间收敛的非奇异终端滑模控制律。仿真结果表明,该方法可将传统非线性干扰观测器的估计精度提高约4%,控制系统跟踪误差得到明显降低,具有良好的动态特性。

非线性干扰观测器;再入飞行器;非奇异;终端滑模控制

再入滑翔飞行器具有飞行速度高、机动能力强等诸多优点,是突破敌方反导防御系统的利器。但其由于飞行时间长,飞行环境复杂多变,系统动力学特性呈现出强非线性、强耦合、快时变的特点,而时变的外部不确定性干扰,进一步增加了控制系统设计的难度[1-3]。

针对不确定非线性系统的控制问题,传统的鲁棒控制律过于保守,而滑模控制律则仅对系统匹配不确定干扰具有鲁棒性：通过干扰观测器技术对外部扰动进行前馈补偿，有利于降低控制系统增益，获得更好的快速性和跟踪性能，控制指令也更为平滑，因此,基于干扰观测器的控制系统设计成为主要方法,如滑模干扰观测器等[4-6],但非匹配不确定系统的控制一直是设计难点。……