阵风下大柔性飞行器姿态自适应控制设计：俯仰角跟踪

大柔性飞行器姿态跟踪控制设计是当前高性能飞行器领域的关键挑战，尤其是在阵风扰动频繁的高空环境中。大柔性飞行器，以其机翼展弦比大、柔性特性显著，能够在长航时、高效率的飞行任务中展现出独特优势。这类飞行器，如飞翼式柔性飞机，其几何结构复杂，包括长展弦比机翼、上反角设计以及分布均匀的发动机和吊舱，这些都使得其动力学行为非线性且高度不确定。 本文主要针对这种非线性大柔性飞行器模型进行深入研究。首先，通过线性化与降阶处理，将复杂的非线性模型简化为便于分析和控制的形式。这一步骤对于理解和控制系统的动态响应至关重要，因为它允许将控制策略建立在对系统基本行为的理解之上。 在设计阶段，作者采用了模型参考自适应控制器（Model Reference Adaptive Control, MRAC）的方法。这种方法的关键在于先设计一个理想的线性二次型调节器（Linear Quadratic Regulator, LQR），它提供了一个稳定的基准模型。然后，考虑到实际飞行中的不确定性，即阵风扰动，通过构造参考模型并结合自适应控制策略，确保控制器能够在扰动下保持飞行器的姿态跟踪性能。 LQR控制器作为基础，其目的是最小化系统的状态误差和输入 effort，但在面对不可预见的环境变化时，可能无法保证长期稳定。因此，引入MRAC是为了使控制器能够自我调整以适应不断变化的环境条件，如阵风的影响，从而确保飞行器在扰动下的姿态跟踪精度。 具体到飞翼式柔性飞机，其动力学参数如惯性、弹性系数和气动特性对控制性能有很大影响。研究者必须精细测量并建模这些参数，以确保控制器的准确性。文中提到的参数如发动机位置、吊舱重量和承载能力等，都在控制器设计中扮演着重要角色。 该研究通过理论建模和控制策略的创新，旨在提高大柔性飞行器在阵风扰动下的姿态跟踪稳定性，这对于提升这类飞行器在军事侦察、情报收集以及民用领域，如网络中继、气象监测等方面的应用能力具有重要意义。作者吕蓉蓉等人通过国家自然科学基金的支持，展示了在先进飞行控制技术领域的深入研究和实际应用潜力。