基于扩展状态观测器与自适应带宽的超音速入口飞行鲁棒轨迹线性化控制

本文探讨了一种针对通用高超声速飞行器（GHV）进入飞行阶段的鲁棒轨迹线性化控制（TLC）方法，其目的是提高系统的稳定性和鲁棒性。在基本的TLC框架中，首先设计了一个针对GHV姿态系统的控制器，确保在预设的轨迹上提供局部闭环的指数稳定性。这种控制器在理想条件下能够有效地管理飞行器的姿态和运动。 为了增强鲁棒性，研究者采取了两个关键策略。首先，引入了扩展状态观测器（ESO），其主要作用是处理各种类型的扰动。通过实时估计系统状态的不确定性和未知部分，ESO能够生成补偿控制律，使得控制器能够在存在外部干扰或模型不确定性的情况下保持性能，提高了系统的抗扰动能力。 其次，文中提出了一种自适应时间变带宽算法。在高超声速飞行过程中，动态压力变化可能对控制系统产生重大影响，可能导致执行机构饱和和积分器积累误差。该算法通过动态调整控制信号的频率响应，避免了这些潜在问题，并在面对大范围的压力变化时增强了系统的稳定性，从而提升了整个系统的整体鲁棒性和控制性能。 这种集成的鲁棒TLC方案不仅提高了GHV在进入飞行阶段的控制精度，还扩大了其工作范围，使得飞行器能在更复杂的环境条件下安全、稳定地执行预定任务。因此，本文的研究对于确保高超声速飞行器在实际应用中的可靠性和安全性具有重要意义，为高超声速航空技术的发展提供了重要的理论支持。