冯星凯, 王玉惠, 秦　晅, 吴庆宪

(1. 南京航空航天大学 自动化学院, 南京 210006; 2. 中国电子科技集团 第二十八研究所, 南京 210016)

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一般认为, 大于5马赫速度飞行的飞行器称为高超声速飞行器[1], 其具有“占领空天”的优势, 是目前世界各军事大国积极投入研究的重要技术领域之一[2]。但由于其飞行环境严峻, 非线性特性复杂, 且其内部变量存在着严重的非线性耦合, 大大增加了飞行控制的难度, 甚至威胁到飞行安全。因此, 为提高飞行品质, 研究高超声速飞行器各变量之间的耦合特性, 并在此基础上设计协调控制系统应对耦合问题成为研究的热点和难点。

针对高超声速飞行器的飞行控制问题, 已有不少研究成果[3-14]。文献[3]采用H∞和μ相结合的方法设计了高超声速飞行器控制器, 实现了姿态对指令的跟踪。文献[4]采用动态逆方法设计高超声速飞行器纵向通道控制器。文献[5,6]分别采用神经网络控制和模糊控制等智能控制方法设计控制器。文献[3-6]主要研究了飞行器的不确定和非线性方面的控制问题, 而对耦合性问题关注不够。在耦合性分析和协调控制方面, 文献[7]针对高超声速飞行器三通道间的耦合特性进行了分析； 文献[8]针对三通道间的强耦合设计分层控制器, 证明了该方法的有效性, 并给出了仿真验证； 文献[9]对机体-推力耦合特性进行了分析。文献[7-9]的成果极大地推动了高超声速飞行器耦合分析和协调控制的研究进展, 但针对耦合问题主要是定性分析, 不能对变量间的耦合程度给出定量描述。……