基于TP模型转换的弹性高超声速飞行器多胞鲁棒控制

"弹性高超声速飞行器多胞鲁棒变增益控制 (2014年) - 张科, 崔建峰, 吕梅柏" 这篇论文主要探讨了针对高超声速飞行器控制系统的优化设计，特别是针对大包线飞行参数变动和结构弹性的考虑。传统的高超声速飞行器控制系统设计方法在处理这些复杂情况时，往往计算复杂度高，且忽略了结构弹性的影响。为此，论文提出了一种创新的多胞鲁棒变增益控制策略，利用张量乘积（Tensor Product, TP）模型转换技术和可测状态反馈。 首先，论文介绍了如何运用TP模型转换技术将复杂的飞行器动力学模型转化为多胞模型。这种转换方法有助于简化系统的表示，使得在不同飞行条件下，飞行器的行为可以被有效地分解和处理。通过这种方法，飞行器的不同飞行状态可以被划分为多个独立的子模型，从而降低了计算复杂度。 接下来，论文提出了基于线性矩阵不等式的多胞鲁棒变增益控制器设计方法。这种方法允许在设计控制器时，将结构弹性模态视为外部干扰，而只采用实际可测的刚体状态参数作为反馈量。这样做的目的是简化控制器结构，同时降低控制器的阶数，以提高控制效率和实时性能。 在设计控制器的过程中，考虑到弹性模态对飞行器稳定性的影响，论文强调了在整个飞行包线范围内保证弹性模态稳定的重要性。仿真结果显示，所设计的多胞鲁棒变增益控制器能够有效地跟踪参考指令，确保飞行器在大范围飞行条件下的动态性能。 此外，这篇论文还指出，由于高超声速飞行器的机体/发动机一体化设计以及轻质材料的使用，它们的动力学特性非常复杂，存在明显的气动-热-弹性-推进耦合效应。因此，飞行器在大包线范围内飞行时，其气动特性和模型参数的变化显著，这对控制系统的灵活性和鲁棒性提出了更高的要求。 这篇2014年的论文提供了一种新颖的控制策略，解决了高超声速飞行器在面对参数变化和结构弹性时的控制难题。通过采用多胞模型和鲁棒变增益控制，该方法有望提升飞行器的控制精度和稳定性，对于未来高超声速飞行器的控制理论和技术发展具有重要的参考价值。