基于Radau伪谱法的高超声速滑翔段制导鲁棒追踪策略

本文主要探讨了"基于间接Radau伪谱法的滑翔段轨迹跟踪制导律"这一主题，针对高超声速飞行器在滑翔阶段的精确制导问题，提出了一个创新的控制策略。作者团队，由廖宇新、李惠峰和包为民等专家组成，他们来自北京航空航天大学宇航学院以及中国航天科技集团公司科技委，具有深厚的学术背景。 滑翔段是飞行器从大气层进入预定轨道的关键阶段，其制导控制的准确性直接影响飞行器的安全性和性能。文章的核心内容是将标称轨迹跟踪问题转化为线性时变系统的状态调节器问题，这一步骤是通过应用Pontryagin极大值原理实现的，这是一种优化理论方法，用于寻找使系统性能指标达到最优的控制策略。 接着，作者利用间接Radau伪谱法来求解这个转化后的线性两点边值问题。Radau伪谱法是一种数值分析方法，尤其适用于求解多阶微分方程，它的优点在于能提供高精度的近似解，并且对于复杂的边界条件处理较为高效。通过这种方法，作者获得了最优的反馈控制律，这是保证飞行器能在复杂环境条件下准确跟踪预设轨迹的关键。 为了实现实际应用，文章还设计了一种闭环轨迹跟踪制导律，这种制导律易于在线实施，能够在飞行过程中实时调整控制输入，确保飞行器对初始状态的较大偏差和飞行环境参数的扰动具有良好的鲁棒性。鲁棒性是指系统在面对不确定性因素时仍能保持稳定性能的能力，这对于高精度的滑翔段控制至关重要。 最后，本文通过数值仿真验证了所提出的制导律的有效性和实用性。实验结果显示，无论初始状态的偏离程度如何，或是飞行环境存在一定程度的变化，该制导律都能保持飞行器在滑翔段顺利跟踪预定轨迹，同时满足实时性要求，这对于高超声速飞行器的精确导航和控制具有重要意义。 这篇文章深入研究了滑翔段制导领域的先进方法，展示了间接Radau伪谱法在解决复杂制导问题中的应用潜力，为高超声速飞行器的设计和控制提供了有价值的理论支持和技术路线。