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高超声速飞行器是一种在临近空间飞行的高超声速、高升力体飞行器,其再入速度高达20马赫左右,由于具有极高的飞行速度和大空域机动飞行的特点,在整个飞行包络内,飞行器的动力学参数较一般导弹模型而言变化得更加剧烈,动力学模型表现出较大的不确定性,因此需要设计具有强鲁棒性及抗外扰的姿态控制器。 本文首先介绍了高超声速飞行器的研究背景及意义,自抗扰控制技术的国内外研究现状。然后,针对高超声速飞行器的再入姿态控制器进行了分析和设计,通过建立高超声速飞行器再入姿态模型,结合自抗扰控制技术设计了再入自抗扰姿态控制器。最后,对飞行器的姿态控制进行了仿真与分析。 由于高超声速飞行器再入动力学模型具有不确定、强耦合等非线性特性,且外干扰影响较大,因此,通过采用自抗扰控制技术中的扩张状态观测器,将外干扰、模型不确定、通道间耦合及参数不确定影响作为“总和干扰”来获取干扰实时作用量,并进行实时动态反馈补偿,实现了系统的线性化;采用了非线性反馈控制律来抑制补偿残差,提高了控制性能;综合设计了高超声速飞行器再入自抗扰姿态控制器,通过仿真验证了该控制器可以获得良好的动态品质和跟踪性能,且能够克服干扰及气动参数大范围摄动的影响,具有较强的鲁棒性。