一种近空间飞行器控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种近空间飞行器控制系统，属于航空航宇推进控制技术领域。本发明专利技术针对近空间飞行器的姿态稳定跟踪控制问题，并考虑未知干扰以及参数不确定性问题。首先设计了干扰观测器用于对外界干扰的估值。然后分析了飞行器的参数不确定性，进行飞行器参数自适应估值。接着针对近空间飞行器的内环姿态角的跟踪控制，选择积分滑模面从而设计了自适应积分滑模控制器。最后利用李雅谱诺夫稳定性理论进行控制器的稳定性证明。本发明专利技术可以保证闭环系统的全局稳定，并且使系统拥有良好的跟踪性能和鲁棒性能。

【技术实现步骤摘要】
一种近空间飞行器控制系统
本专利技术涉及航空航宇推进控制系统，尤其涉及一种近空间飞行器控制系统。
技术介绍
近空间飞行器所采用的推进动力是无需自带氧化剂的超声速燃烧冲压式发动机，气动布局为机体/发动机一体化设计。近空间飞行器的弹性机体与飞行推进系统之间存在很强的耦合性，飞行器模型的非线性特性十分严重，飞行过程具有快速时变性，近空间飞行器的气动特性变化剧烈，各种不确定性严重，传统的经典控制方法无法很好地满足飞行控制系统稳定性和强鲁棒性的性能要求。因此要保证飞行控制系统的实时性，鲁棒性和稳定性，对响应速度和控制精度提出了更高的要求，这极大地推动了先进的控制方法和控制理论关键技术的发展。近空间飞行器所处的飞行环境、自身复杂多变的气动特性对飞行控制系统的设计带来了很多技术上的难点。第一，飞行控制系统必须满足稳定性要求。大跨度飞行包络，严重的外界干扰，弹性形变、高温和低密度流效应等因素会严重影响系统的稳定性。第二，飞行控制系统必须满足鲁棒性要求。在高动压、高速环境下，各种外界干扰和内部参数变化要求飞行控制系统必须具有较强的鲁棒性。飞行器的所处大气环境复杂，使得飞行器异常敏感，时变性强，很容易产本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种近空间飞行器控制系统，用于生成近空间飞行器的控制输入量u，使近空间飞行器的俯仰角θ可以快速稳定地跟踪指令信号θcmd；其特征在于，所述控制系统包括积分滑模面确定器、干扰观测器、自适应参数辨识器和积分滑模控制器；所述干扰观测器用于观测干扰误差值

【技术特征摘要】
1.一种近空间飞行器控制系统，用于生成近空间飞行器的控制输入量u，使近空间飞行器的俯仰角θ可以快速稳定地跟踪指令信号θcmd；其特征在于，所述控制系统包括积分滑模面确定器、干扰观测器、自适应参数辨识器和积分滑模控制器；所述干扰观测器用于观测干扰误差值所述自适应参数辨识器用于辨识第一自适应参数辨识误差值和第二自适应参数辨识误差值其中所述积分滑模面确定器用于基于所述指令信号θcmd和所述俯仰角θ来确定积分滑模面S；其中所述干扰观测器还用于基于所述积分滑模面S以及此次采样时间内的和来更新干扰观测值其中所述自适应参数辨识器还用于基于所述积分滑模面S以及此次采样时间内的和来更新第一自适应参数辨识值和第二自适应参数辨识值其中所述积分滑模控制器用于基于所述积分滑模面S、经更新的和以及所述指令信号θcmd来计算所述控制输入量u；其中此次采样时间内的为上一采样时间内的与未知的干扰值d之差，且此次采样时间内的和分别为上一采样时间内的和与未知的第一自适应参数值θf和第二自适应参数值θg之差。2.根据权利要求1所述的近空间飞行器控制系统，其特征在于，所述近空间飞行器的纵向姿态模型由以下式子表征：其中，θ为飞行俯仰角，q为俯仰角速率，y为飞行器的输出量，f+gδe是已知常数，所述干扰值d是未知非线性函数，Δf与Δgδe分别写成以下形式：其中，是关于状态量的已知函数，是关于所述控制输入量u的已知函数，所述第一实际自适应参数值θf与第二实际自适应参数值θg均是未知参数。3.根据权利要求1所述的近空间飞行器控制系统，其特征在于，所述干扰观测器基于以下式子来更新所述干扰观测值

【专利技术属性】
技术研发人员：杨政，蒋烁莹，余朝军，甄子洋，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32