高超声速飞行器的不确定性自适应反演控制设计与验证

本文主要探讨了在高超声速飞行器的飞行控制系统设计中面对不确定性的挑战。高超声速飞行器的动力学系统特性复杂，涉及到线性参数不确定性以及高速飞行带来的未建模动态。这些因素使得传统的控制系统设计面临诸多困难，如匹配条件和增长条件的满足等问题。 作者将研究重点放在了如何设计一个鲁棒且适应性强的控制策略，以抵消这些不确定性和未模型动态的影响。他们采用自适应反演控制方法，这是一种能够自我调整以适应系统变化的控制技术。这种方法通过引入自适应调节函数来补偿系统不确定性，确保控制性能不受参数变化的影响。为了增强系统的鲁棒性，设计了一个鲁棒项函数来处理逼近误差，这有助于减少外部干扰对系统稳定性的影响。 在控制矩阵中包含线性参数不确定性的背景下，作者考虑了控制器可能面临的奇异问题，通过引入投影算子这一创新手段，有效地防止了这种问题的发生。在自适应反演设计过程中，他们利用动态面设计技术，引入了一阶滤波器，这有助于减少传统反演设计中的“项数膨胀”问题，即在求解控制律时避免了过多的计算量，提高了系统的响应速度和精度。 文章进一步利用Lyapunov稳定性理论，确保了系统误差的一致有界性，这意味着即使在存在不确定性的情况下，系统也能保持稳定的工作状态。通过仿真实验，作者验证了所提算法的有效性，证明了它能够在实际应用中提供稳定的飞行控制性能。 本研究为高超声速飞行器的动态控制设计提供了一种新的解决方案，特别是在处理不确定性方面，为飞行器在极端环境下的精确控制提供了理论支持和技术路径。这一研究成果对于推进高超声速航空技术的发展具有重要意义。