加幂积分法提升高超声速飞行器制导控制一体化设计稳定性

本文主要探讨了高超声速飞行器纵向制导控制一体化设计的问题，针对这类复杂且高性能的航空航天系统，优化设计显得尤为重要。文章首先构建了一个纵向制导与控制系统的一体化设计模型，这个模型将制导和控制两个子系统紧密结合，以实现更高效、协调的操作。 作者采用非线性干扰观测器与加幂积分方法进行一体化设计。加幂积分技术是一种在系统控制理论中常用的策略，它能有效地处理非线性和不确定性，提高系统的稳定性，并能在有限时间内达到全局稳定。通过这种方法，设计出的制导与控制算法能够适应飞行器动态环境的变化，确保其在复杂条件下仍能维持精确的飞行轨迹。 文中通过严谨的数学分析和理论证明，证实了这种级联系统的一体化设计是全局有限时间稳定的，这意味着在任何初始条件和外部干扰下，系统都能在有限的时间内收敛到一个稳定状态。这样的设计显著提高了飞行器的性能，使得飞行器能够更充分地利用其控制能力，对抗外部扰动。 为了验证新方法的有效性和优越性，文章还进行了与反步滑模制导控制一体化设计方法的对比仿真。结果显示，基于加幂积分的方案在控制精度、响应速度和鲁棒性方面具有明显优势。此外，通过对模拟的外扰和参数偏差的仿真，进一步确认了新方法在实际应用中的鲁棒性能，即使在环境变化或参数不确定性的情况下也能保持良好的控制效果。 这篇论文为高超声速飞行器的纵向制导控制一体化设计提供了一种创新且有效的解决方案，对于提升这类飞行器的性能和可靠性具有重要意义。通过严谨的理论分析和实际仿真验证，该方法有望在未来成为此类飞行器设计的重要参考。