高超音速飞行器再入姿态H2/H∞鲁棒自适应控制

"高超音速巡航飞行器再进入过程中基于特征模型的H_2 /H_∞鲁棒自适应控制" 本文关注的是高超音速巡航飞行器在再入大气层过程中的姿态控制系统设计。传统的控制策略可能无法有效应对飞行器在超高速飞行时遇到的外部干扰和空气动力系数不确定性问题。因此，研究者引入了H2和H∞理论，这是一种强化控制系统的稳定性和性能的方法，特别适用于处理不确定性和干扰。 H2理论关注的是系统在频域内的性能，主要目标是最小化输出对输入的平方积分，从而限制系统的能量传递，确保系统的动态响应质量。另一方面，H∞理论则侧重于最大抑制外部干扰对系统的影响，保证系统在任意干扰下都能保持良好的性能。 论文中提出了一种改进的基于特征模型的黄金分割自适应控制律，这是一种结合了黄金分割法的自适应控制策略。黄金分割法是一种优化方法，其特点是通过不断逼近黄金分割比例来寻找最优解。在此基础上，研究者进一步增强了控制律的鲁棒性，通过线性矩阵不等式（LMI）来设计参数λ，使得λ不仅可以在离线状态下预设，还可以在线动态调整，以适应最佳的H2和H∞性能需求。 在实际应用中，该控制律的自适应特性允许飞行器姿态控制系统根据飞行条件的变化进行自我调整，而λ(k)的动态调整则确保了在包含外部干扰和空气动力学系数误差的情况下，仍能保持良好的跟踪性能和系统的稳定性。通过这种方式，提出的控制律提高了高超音速巡航飞行器在再入阶段姿态控制的适应性和鲁棒性，从而降低了不确定性对系统性能的影响。 这项工作为高超音速飞行器的控制问题提供了一种创新的解决方案，它结合了自适应控制和鲁棒控制的优势，能够有效地应对飞行器在复杂环境下的动态挑战。这一成果对于提升高超音速巡航飞行器的控制性能，以及未来高超音速飞行技术的发展具有重要的理论与实践意义。