可重复使用运载器再入姿态自适应模糊H∞控制

"基于自适应模糊${{H}_infty }$控制的可重复使用运载器再入姿态控制" 在航天领域，可重复使用运载器（Reusable Launch Vehicle，RLV）是当前研究的热点，因为它们能显著降低发射成本并提高发射效率。在RLV的再入阶段，由于高速飞行、大气动力学复杂性以及参数不确定性等因素，姿态控制是一项极具挑战的任务。本研究针对这一问题，提出了一种基于自适应模糊${{H}_infty }$控制的创新方法，旨在确保RLV在再入过程中的姿态稳定性和跟踪性能。 自适应模糊控制是一种结合模糊逻辑系统和自适应控制理论的技术，能够处理非线性系统中的不确定性。在该控制策略中，模糊系统被用来实时逼近RLV模型中的不确定性，包括参数变化和未知扰动。模糊逻辑系统以其强大的模式识别和近似能力，可以灵活地处理这些难以精确建模的因素。 ${{H}_infty }$控制理论则提供了一种有效抑制外界干扰的方法，它设计控制输入以最小化系统输出对干扰的响应，同时保证系统的稳定性。在本研究中，${{H}_infty }$控制项被用来补偿模糊系统建模误差，进一步增强控制性能。 文章设计了两种不同类型的控制器：在姿态角模糊逼近区域内，采用自适应模糊${{H}_infty }$控制进行姿态跟踪，以保证飞行器能够精确跟踪预定的姿态轨迹；而在姿态角模糊逼近区域外，考虑到可能超出模糊系统控制范围的情况，应用边界自适应技术设计姿态镇定控制器，确保飞行器的整体稳定性。 通过Lyapunov稳定性理论的分析，可以证明这个闭环控制系统是稳定的，并且姿态跟踪误差会收敛到原点附近的一个小邻域内。这表明，即使存在不确定性，该控制策略也能保持良好的控制效果。 为了验证控制策略的有效性，研究者使用了RLV的六自由度模型进行仿真实验。仿真结果证实了所提出的自适应模糊${{H}_infinity }$控制策略能够有效地应对再入段的参数不确定性及外部干扰，实现了精确的姿态控制，保证了RLV再入过程的安全和可控。 关键词涉及的主要概念包括可重复使用运载器的控制需求、姿态控制策略的创新设计、自适应模糊控制在处理不确定性方面的优势、${{H}_infty }$控制在抑制干扰上的应用，以及跟踪控制在确保飞行器按照预设轨迹运行的关键作用。该研究为RLV再入姿态控制提供了新的理论基础和技术参考。