【摘 要】
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高超声速飞行器具有强非线性、快时变、强耦合、欠驱动以及参数不确定等特点,这给控制系统的设计带来了极大的挑战。自抗扰控制(Active DisturbanceRejectionControl Techniqu
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高超声速飞行器具有强非线性、快时变、强耦合、欠驱动以及参数不确定等特点,这给控制系统的设计带来了极大的挑战。自抗扰控制(Active DisturbanceRejectionControl Technique,ADRC)具有较强的抑制干扰能力,而且控制器参数容易整定。本文主要针对高超声速飞行器巡航段采用ADRC进行跟踪控制研究,主要工作如下: 首先,经过合理的假设,建立了高超声速飞行器全状态模型,通过一系列简化,得出其巡航段纵向模型。参考NASA公布的锥形试验机数据,给出相关参变量的具体数学表达式,为后续的控制器设计奠定基础。 其次,阐述了ADRC的工作原理,分析了其所包含跟踪微分器、扩张状态观测器和非线性状态误差反馈律三个模块的作用与性能。 最后,将高超声速飞行器系统的耦合项当作“总和扰动”,利用ADRC的扩张状态观测器(ESO)对总和扰动在线估计。针对速度回路设计一阶ADRC,针对姿态角度回路设计串级自抗扰控制器。基于MATLAB/SIMULINK搭建仿真平台,进行了ADRC的参数整定。分别对无参数摄动和有参数摄动情况下的高超声速飞行器纵向运动进行仿真。结果表明ADRC无需知道被控对象的精确模型,就可以实现对高超声速飞行器飞行速度和飞行高度的快速、准确跟踪,从而验证了ADRC具有良好的抗干扰能力和鲁棒性能。
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