超高速巡航飞行器姿态控制的H2/H∞鲁棒自适应特征模型方法

本文研究的是将H2和H∞鲁棒性理论引入到特征模型为基础的黄金分割自适应控制算法中，特别是在超音速巡航飞行器（Hypersonic Cruise Vehicles, HCVs）再入过程中，针对该类飞行器所面临的外部干扰和气动系数不确定性问题进行姿态控制设计。在高速机动时，超音速巡航飞行器的姿态控制系统对这些外部因素的变化非常敏感，因此，实现鲁棒的自适应控制策略至关重要。 黄金分割自适应控制原本是一种广泛应用在系统辨识与控制中的方法，它利用了黄金比例分割的特点来优化控制器的设计，提高控制精度和稳定性。然而，传统的黄金分割自适应控制可能无法有效应对HCV在高速飞行中遇到的动态变化环境，比如大气湍流、风阻系数变化等，这可能导致控制性能下降或不稳定。 H2分析侧重于最小化系统的均方误差，而H∞分析则更关注在所有可能的输入下，系统输出信号的幅度保持在可接受的范围内。通过结合这两种分析方法，论文旨在设计出一种既能保证系统在平均性能上的优良，又能确保在最坏情况下仍能保持稳定性的控制方案。 在本文中，作者提出了一种新的控制框架，即特征模型与H2/H∞分析相结合的鲁棒自适应控制算法。这种方法首先基于飞行器的特征模型建立控制律，然后利用H2/H∞理论来增强控制系统的抗扰动能力和鲁棒性。这包括在线估计和补偿气动系数的不确定性，并通过调整控制器参数以抵消外部干扰的影响，从而保证在复杂环境中维持稳定的飞行姿态。 具体实施步骤可能包括：首先，建立飞行器姿态系统的数学模型；其次，利用特征模型提取关键的系统特性；接着，设计一个包含H2/H∞性能指标的优化目标函数；然后，利用自适应算法实时更新控制器参数以适应气动系数变化；最后，通过仿真或实验验证新的控制策略在实际飞行条件下的有效性。 本文的研究成果对于提高超音速巡航飞行器的姿态控制鲁棒性和可靠性具有重要意义，为这类高技术领域的飞行器设计提供了创新的控制解决方案。未来，这种控制策略有可能被广泛应用于航天器的再入控制、轨迹跟踪和其他对动态环境适应性要求高的任务中。