高超声速飞行器自抗扰分数阶PID控制器设计与应用

"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。