线性化高超音速飞行器模型的观测器基H-无穷跟踪控制设计

"这篇研究论文探讨了线性化高超音速飞行器模型在存在外部干扰情况下的基于观测器的H-infinity跟踪控制设计问题。通过引入参考模型并利用线性矩阵不等式（LMIs）技术提出了一种输出反馈跟踪控制器设计方法。该方法在Lyapunov稳定性框架下分析了闭环系统的渐近稳定性，并通过仿真结果验证了控制策略的有效性。" 本文主要关注的是高超音速飞行器的跟踪控制设计，这是一种在高速度（至少五倍于音速，即马赫5以上）飞行的交通工具，可能包括飞机、导弹或航天器。高超音速飞行器的特殊之处在于，某些型号可能配备了超音速燃烧冲压喷气发动机（scramjet），使其能够在大气层内高速飞行。与传统的航空器和航天飞机相比，高超音速飞行器具有更快的速度和更高效的性能。 在研究中，首先对高超音速飞行器的非线性纵向动力学进行了线性化处理，将其转化为一个带有外部干扰的线性时不变系统。为了实现跟踪控制，引入了一个参考模型。接着，文章提出了一个基于观测器的输出反馈跟踪控制器设计方法，该方法依赖于线性矩阵不等式技术（LMI）。LMI是一种强大的工具，常用于控制系统的设计和稳定性分析，因为它可以将复杂的控制问题转换为简单的优化问题来解决。 通过Lyapunov稳定性理论，作者分析了闭环系统的渐近稳定性。Lyapunov稳定性是控制系统理论中的关键概念，它确保了系统在受到扰动后能够稳定回到平衡状态或保持在平衡状态附近。这种方法为控制器设计提供了理论保证，确保了在存在外部干扰的情况下，高超音速飞行器的跟踪性能。 最后，文中通过仿真结果展示了所开发控制策略的实际应用效果。这些模拟可能包括飞行器在不同条件下的轨迹跟踪，以及在遇到各种扰动时如何调整和保持其飞行路径的精确性。这不仅验证了控制算法的有效性，也证明了该方法对于应对实际飞行环境中可能出现的不确定性有较强的鲁棒性。 这篇论文为高超音速飞行器的控制设计提供了一个创新且实用的解决方案，尤其是在面对不可预知的外部干扰时，其跟踪控制性能得到了显著提升，对未来的高超音速飞行器技术研发具有重要的指导意义。