吸气式高超声速飞行器的非脆弱最优H2/LQR控制策略

本文主要探讨了具有极点约束的非脆弱最优H2/LQR控制方法在吸气式高超声速飞行器（AHV）上的应用。吸气式高超声速飞行器由于其复杂且动态特性，对控制策略的需求尤为苛刻。传统的控制方法可能无法有效应对飞行条件的不确定性以及建模误差，因此，研究者黄宜庆、王莉和孙长银提出了创新的控制解决方案。 首先，他们从非线性纵向运动方程出发，构建了一种新型的线性不确定模型，该模型考虑了飞行器的实际运行特性，使得控制器设计更加贴近实际需求。这种模型的引入对于理解和预测飞行器的行为至关重要，因为它能够捕捉到系统中的非线性效应和不确定性。 接下来，他们提出的控制策略是一种多目标非脆弱控制器，它不仅关注系统的极点配置，这是控制稳定性的重要因素，还追求最优H2性能，即最小化系统响应的均方误差，确保系统在噪声和干扰下的表现。此外，他们着重考虑了鲁棒保性能，这意味着控制器能在一定程度上抵抗外部扰动，保证系统的动态性能在面对不确定性和模型误差时仍能保持在可接受的范围内。 为了实现这些目标，作者运用了线性矩阵不等式（LMI）技术，这是一种强大的数学工具，通过求解这些不等式，找到了满足极点约束、最优性能和鲁棒性的多目标非脆弱控制器的存在条件。这种方法在理论和实践上都具有可行性，因为它提供了明确的数学框架来设计和验证控制器的有效性。 最后，通过仿真实例，研究人员验证了所设计的非脆弱控制器在高超声速飞行器控制中的显著优越性和有效性。仿真实验结果表明，这种控制器能够在复杂的飞行环境中保持稳定的性能，同时展现出良好的鲁棒性，即使在面临飞行条件变化和模型误差时也能确保飞行器的安全和高效运行。 这篇文章的主要贡献在于提供了一种新的控制策略，将极点约束、最优性能和鲁棒性融入到吸气式高超声速飞行器的控制设计中，这对于保证这类高速飞行器在实际应用中的安全性、稳定性和效率具有重要意义。