王 佳 曾庆华

中山大学航空航天学院，广州 510006

0 引言

RLV再入段依靠气动栅格舵减速，飞行速度变化剧烈、模型参数不确定和强非线性对RLV姿态控制系统提出了更高的要求。

增益调度法[1-2]采用PID控制设计各个特征点的控制参数，PID控制调节参数少，便于分析，在工程上得到广泛应用；由于再入段气动环境复杂，存在各种干扰，PID控制无法保证良好的姿态控制效果，甚至造成火箭失稳。自抗扰控制器(Active Disturbance Rejection Control，ADRC)由跟踪微分器[3]、非线性误差反馈和扩张状态观测器构成，其非线性结构弥补了PID控制器的不足[4]，在航空航天领域取得了较多的研究成果。为解决导弹的模型不确定问题，文献[5]研究了基于自抗扰观测器频带特性的参数整定方法，提升了系统的抗干扰和跟踪性能；文献[6]研究了运载火箭经过大风区的减载控制问题，改进了自抗扰控制律来区分干扰构成，提高了增益的选择范围和控制效果。针对高超声速飞行器再入过程的参数不确定问题，文献[7]利用ADRC跟踪阻力加速度剖面，在模型参数摄动时能够保证较好的系统响应。扩张状态观测器对误差的估计和补偿效果直接影响控制系统的性能，而ADRC控制参数多，对火箭的姿态控制器也带来了一定的困难。NLPID控制器[8]与ADRC相比不含扩张状态观测器，控制参数少且易于工程实现，控制性能优于PID控制器。文献[9]研究了NLPID控制器在级联控制系统的应用，验证了NLPID和PID的6种级联组合对系统的影响，这对火箭角度环和角速度环的级联系统设计具有指导意义。……