高超声速飞行器Nussbaum自适应容错舵面控制策略

本文主要探讨了高超声速飞行器在面临双舵面故障以及系统参数不确定性的情况下，如何利用Nussbaum增益自适应容错控制策略来确保飞行器的稳定性和性能。高超声速飞行器因其高速特性，对控制系统的鲁棒性和可靠性提出了极高要求，尤其是在面对舵面失效这种突发故障时，传统的控制方法可能无法有效应对。 首先，作者针对高超声速飞行器的纵向模型，针对系统中的不确定量，采用参数化方法并设计了一种自适应估计律，通过反馈线性化技术将非线性系统转换为线性形式，以便于设计理想的控制信号。这一步骤对于保证系统在动态环境下的稳定性和精确性至关重要。 接着，文章着重讨论了如何处理舵面故障。作者基于容错参数与故障参数的匹配条件，建立了对容错参数的约束条件，以确保控制器能够适应和补偿舵面故障带来的影响。Nussbaum增益函数在此发挥了关键作用，它作为一种自适应工具，能动态调整控制方向，有效地减小故障对系统性能的影响。 设计出自适应容错高度跟踪控制律后，作者运用Lyapunov稳定性理论对其稳定性进行了深入分析，证明了整个闭环控制系统的稳定性，确保了即使在故障状态下，飞行器也能维持预定的飞行轨迹。这种控制策略不仅适用于高度控制，同样适用于速度跟踪，体现了其通用性和实用性。 最后，通过仿真结果验证了该控制器设计的有效性和合理性，展示了在实际飞行环境中，高超声速飞行器能够有效地应对舵面故障，保持飞行器的稳定性和性能，这对于战术导弹技术等高风险、高精度的应用领域具有重要意义。 本文的研究为高超声速飞行器的故障检测与容错控制提供了新的思路和方法，为提升这类复杂系统在极端条件下的控制能力提供了理论支持。