自适应克里格控制器设计：驱动高超音速飞行器纵向动态控制

本文探讨了应用于高超音速飞行器纵向动力学的自适应克里格控制器设计。研究主要关注的是如何通过反步控制策略来处理这类复杂系统的动态特性。在文章中，作者首先将高度子系统转化为严格的反馈形式，运用背步法（back-stepping）技术来处理非线性因素。高度控制系统的设计目标是确保飞行器在不同高度条件下的稳定性和精确性。 对于速度子系统，作者将其转化为输出反馈形式，这样可以更好地利用系统的输出信息来调整控制输入，实现对飞行速度的精确控制。由于高超音速飞行器的动态特性存在不确定性，传统的控制器可能无法完全捕捉到所有非线性和扰动，因此引入了自适应克里格控制器（Adaptive Kriging Controller）的概念。 克里格控制器是一种基于统计学习的方法，它通过构建和维护一个随机过程模型来估计系统不确定性。在这个框架下，作者利用Kriging方法，这是一种基于卡尔曼型协方差函数的最优化预测方法，来估计模型中的未知参数和不确定性。通过这种方式，控制器能够实时更新其预测模型，以应对飞行过程中不断变化的环境条件。 论文指出，Kriging系统不仅用于捕捉非线性动态，还用于处理由于飞行器结构、大气湍流等因素引起的不确定性。这种混合控制策略结合了模型预测与数据驱动的优点，旨在提高高超音速飞行器在极端环境下的性能，如机动性、稳定性和燃油效率。 本文的核心贡献在于提出了一种针对高超音速飞行器的反步自适应克里格控制器设计方法，它通过巧妙地转换系统架构和集成不确定性建模，实现了对这种复杂系统的有效控制。该研究对于推进航空领域的先进控制技术以及保障未来空天飞行器的安全性和性能具有重要意义。感兴趣的读者可以在《IET Control Theory and Applications》期刊上获取更多详细信息，引用DOI:10.1049/iet-cta.2011.0026进行深入研究。