高超声速飞行器自抗扰分数阶PID控制器设计与应用
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更新于2024-08-11
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"高超声速飞行器自抗扰分数阶PID控制器设计 (2011年)"
这篇论文探讨了在高超声速飞行器再入姿态控制中的自抗扰分数阶PID控制器设计,该控制器旨在解决传统控制策略面临的挑战,如超调、快速响应与系统稳定性之间的平衡问题。论文发表在2011年的《南京航空航天大学学报》上,作者包括Qin Changmao, Qi Naiming, Lü Rui和Zhu Kai,他们来自哈尔滨工业大学的航天与力学系。
1. **自抗扰控制器(ADRC)**:ADRC是一种先进的控制理论,它通过引入跟踪微分器(TD)来实时估计并抵消系统内部和外部的扰动。这种方法可以有效处理不确定性,增强系统的动态性能,同时减少超调,确保快速响应。
2. **分数阶PID控制器(Fractional-order PID, FOPID)**:相较于传统的整数阶PID控制器,分数阶PID控制器引入了非整数阶导数和积分项,这使得控制器能更好地适应系统的复杂动态特性,提升控制精度,扩大系统稳定域。
3. **自抗扰分数阶PID控制器(ADRFÜ PID)**:论文提出了将ADRC与FOPID相结合的新控制器,即ADRFÜ PID,它集成了两者的优势。这种控制器能更有效地处理高超声速飞行器的非线性模型,同时对强外干扰有较强的抑制能力。
4. **高超声速飞行器再入姿态控制**:高超声速飞行器在再入大气层时,由于极端的气动加热和复杂的气流条件,姿态控制极具挑战性。ADRFÜ PID控制器的应用能够提供更稳定的控制效果,确保飞行器在极端环境下的安全和精确控制。
5. **仿真结果**:通过对高超声速飞行器的非线性模型进行仿真,结果显示ADRFÜ PID控制器表现出良好的控制性能,不仅降低了超调,提高了响应速度,而且在面对系统参数变化时具有更大的稳定性区域,增强了鲁棒性。
关键词:高超声速飞行器;自抗扰控制;分数阶PID;再入姿态控制;外部扰动。
这篇论文提出了一种创新的控制策略,通过融合自抗扰控制和分数阶PID的思想,提升了高超声速飞行器在复杂环境下的控制性能,对于飞行器的稳定性和抗干扰能力具有显著提升,对高超声速飞行器控制领域有着重要的理论与实践意义。
2021-01-27 上传
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