直接自适应模糊逻辑控制：高超音速飞行器的新型策略

"这篇论文提出了一种直接适应型第二类模糊逻辑控制器，应用于一般性的高超音速飞行器的纵向动态控制。高超音速飞行器的纵向动力学具有高阶、高度非线性、紧密耦合的特点，并且存在大量不确定性。传统的动态反演控制信号计算效率低，因此采用自适应区间型二模糊逻辑系统来逼近它。同时，为了减小模糊逼近误差和系统不确定性，文中实施了H∞控制器。通过跟踪微分器和非线性状态观测器获取信号的高阶导数，利用Lyapunov理论确保闭环系统的稳定性。模拟结果验证了所提出的控制器的有效性和鲁棒性。" 本文主要探讨了高超音速飞行器（HFV）的控制问题，这类飞行器在超过5马赫的速度下飞行，其复杂环境下的控制设计极具挑战性。由于高超音速飞行器具有较高的推重比，使其可能成为可重复使用的轨道运输飞机或洲际客机，但这也意味着其飞行控制律设计需要解决许多技术难题。 在高超音速飞行器的纵向动力学模型中，由于系统高度非线性、高阶动态特性以及强烈的耦合效应，传统的控制策略可能无法有效地应对这些不确定性。为了解决这一问题，论文提出了一种直接适应型第二类模糊逻辑控制器。这种控制器能够对动态反演控制信号进行高效近似，通过自适应算法动态调整模糊逻辑规则和隶属函数，以适应系统参数的变化和不确定性。 此外，引入了H∞控制器，它的主要目标是减少模糊逻辑逼近误差并抑制系统不确定性对控制性能的影响。H∞控制器通过优化设计，可以在保证系统性能的同时，对不确定性和外部干扰有良好的鲁棒性。 为了获取系统状态的实时信息，论文采用了跟踪微分器和非线性状态观测器。这两个工具能够估算信号的高阶导数，这对于理解和控制高阶动态系统至关重要。通过Lyapunov稳定性理论，可以证明整个闭环控制系统是稳定的，这意味着即使在存在不确定性的情况下，系统也能保持稳定运行。 最后，通过仿真结果，论文验证了所提出的直接适应型第二类模糊逻辑控制器和H∞控制器组合的优越性，显示了该方法在处理高超音速飞行器控制问题时的有效性和对不确定性的强健性。 总结来说，这篇研究为高超音速飞行器的控制提供了创新的解决方案，利用第二类模糊逻辑和H∞控制理论相结合，解决了系统非线性、不确定性以及高阶动态的挑战，为未来高超音速飞行器的控制设计提供了有价值的参考。