柔性超音速飞行器的不确定性下鲁棒轨迹线性化控制策略

本文主要探讨了存在不确定性情况下的柔性超音速飞行器的鲁棒轨迹线性化控制（TLC）设计。在高超音速飞行器这个复杂系统中，考虑到其空气动力学特性、结构柔性以及开环动态特性，设计者面临的挑战是如何确保在各种不确定因素的影响下，仍能实现精准的轨迹跟踪和飞行控制。 首先，作者构建了一个基础的TLC框架，特别注重于时间变的自适应带宽算法。这种算法能够在飞行过程中动态调整控制策略，以应对可能随时间变化的系统参数和环境条件。这种自适应性有助于提高系统的稳定性和响应速度，确保在不同飞行阶段都能提供有效的控制效果。 针对高超音速飞行中不可避免的不确定性，论文提出了一种统一的非线性不确定性模型。这个模型整合了外部干扰，如气动阻力的变化和大气湍流，以及内部不确定性，如推进系统性能的波动和控制系统效能的不稳定性。这样的模型化处理使得设计者能够对各种不确定因素有一个全面的认识，从而制定出更有效的抗扰动策略。 为了克服这些不确定性，作者引入了扩展状态观察器（ESO）技术。ESO是一种先进的估计和补偿机制，它通过持续观测系统的状态并估计未被直接测量的变量，帮助控制器实时修正和补偿未知的系统行为。将ESO融入TLC框架，增强了整个控制系统的鲁棒性和适应性，提高了飞行器在面对不确定性时的跟踪精度和稳定性。 通过两个飞行案例的验证，研究结果展示了所提出的TLC方案在实际应用中的优越性能。它不仅能够有效地跟踪预设的轨迹，而且展现了出色的排除不确定性的能力，确保了飞行器在复杂环境中安全、高效地运行。这一研究成果对于高性能飞行器的设计与控制具有重要意义，为未来超音速航空器的稳健控制提供了理论支持和技术指导。