滑翔式高超声速飞行器双环协调解耦控制策略

"该文是关于滑翔式高超声速飞行器的双环结构协调解耦控制技术的研究，发表于2014年的《西北工业大学学报》。作者通过建立飞行器动力学模型，分析耦合项，并结合慢、快变量的双环控制与协调解耦控制来设计控制系统，提出了解耦增益选取的方法。通过仿真验证了控制系统的性能和有效性。该研究关注的是高超声速飞行器在复杂环境下的姿态控制，特别是解决强耦合和参数不确定性的挑战。" 高超声速飞行器因其高速度、强突防能力和精确投送能力而备受关注，但其控制问题也相当复杂。滑翔式高超声速飞行器在临近空间再入阶段面临的俯仰、偏航和滚转通道之间的耦合以及参数的不确定性，使得控制系统的构建成为一大挑战。论文作者首先建立了一个面向控制的飞行器动力学模型，这个模型考虑了飞行器在高超声速飞行中的各种物理效应，如气动载荷、热流等，并特别关注了模型中的耦合项，这些耦合项是导致通道间相互影响的主要因素。 接着，研究者提出了一个创新的控制策略，即基于慢快变量的双环控制与协调解耦控制的结合。双环控制通常用于分别处理快速变化和慢速变化的系统变量，而协调解耦控制则旨在减少不同通道间的相互干扰。通过精心设计的解耦增益，可以有效地将各个通道独立控制，从而提高控制精度。这种方法的优势在于能够应对飞行器模型的非线性、时变性和不确定性。 为了验证所设计控制系统的效能，作者进行了参数拉偏仿真和大包线全轨迹飞行仿真。这两类仿真是对控制系统性能全面而严格的检验，能够展示控制系统在不同飞行条件下的稳定性和跟踪性能。仿真结果证实了所提出的控制策略能够在复杂环境中有效解耦飞行器的动态行为，提高了控制系统的稳定性和准确性。 这篇2014年的研究工作对于高超声速飞行器控制领域具有重要的理论和实践意义，为解决此类飞行器的控制难题提供了新的思路和技术手段。同时，它也展示了在面对强耦合和不确定性的复杂系统时，如何通过创新的控制理论和方法来实现高效且可靠的控制。