路遥

1. 宇航智能控制技术国家级重点实验室,北京 100854

2. 北京航天自动控制研究所,北京 100854

高超声速飞行器(Hypersonic Flight Vehicle, HFV)是指飞行马赫数大于5的一类飞行器。其具有机动灵活、突防能力强、拦截难度大等特点,自其出现以来便受到各航空航天大国的高度重视[1-2]。目前,采用乘波体构型的吸气式高超声速飞行器受到更多的关注。然而,这类高超声速飞行器模型具有高度非线性、强耦合、参数不确定等特点,且外部飞行环境恶劣,因此为其设计飞行控制系统非常具有挑战性。

为简化问题,很多学者针对HFV的纵向通道模型进行控制器设计方法研究。通过对HFV的气动特性进行分析,基于一些合理的假设,HFV的纵向通道数学模型可被描述为一类仿射型严反馈非线性系统。而Backstepping方法[3]作为一种常用的非线性控制系统设计工具,非常适合处理这种类型系统的控制器设计问题。因此,很多学者基于Backstepping方法为HFV设计飞行器控制器,并取得了很好的效果。文献[4]提出了一种基于条件扰动否定的自抗扰控制方法；该方法设计了一个先驱条件扰动否定模块用以选择性地补偿模型中的干扰项,以达到去除有害干扰、保留有益干扰的目的。文献[5]提出了一种基于固定时间干扰观测器的预定性能滤波反步控制策略；该方法采用了可以解决时变约束的障碍函数,无需进行误差变换,降低了控制器设计的复杂度。文献[6]针对一类无鸭翼吸气式HFV的姿态跟踪控制问题,提出了一种基于Backstepping的输入饱和抑制控制方法；……