一种结构热试验非线性扩展状态观测器全局滑模控制方法技术

本发明专利技术公开了一种结构热试验非线性扩展状态观测器全局滑模控制方法，包括：根据能量守恒定律、热力学和传热学，建立结构热试验气动热地面模拟系统输入电能与输出电热能之间的数学模型；基于结构热试验气动热地面模拟系统模型，构建非线性扩展状态观测器，观测系统扰动；利用结构热试验气动热地面模拟系统输出的跟踪误差和非线性函数，构建非线性全局滑模面；以幂次趋近律和等速趋近律为基础，设计在混合趋近律下的结构热试验气动热地面模拟系统控制器α(t)，并证明其收敛性。本发明专利技术有效地提高了控制的动态性能，实现了大误差小增益、小误差大增益，提高了全段的收敛速度，具有强鲁棒性。鲁棒性。鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】
一种结构热试验非线性扩展状态观测器全局滑模控制方法


[0001]本专利技术涉及航天航空自动控制系统的
，尤其涉及一种结构热试验非线性扩展状态观测器全局滑模控制方法。

技术介绍

[0002]近年来，高超声速飞行器之所以作为航天航空领域新一代发展方向之一，是因为其具有超高的飞行速度，高超声速飞行器种类繁多，如无人机、导弹、航天飞机等有翼无翼飞行器，当高超声速飞行器速度跨越声速，会产生严重的气动热现象，也称为“热障”，这一现象具有温升快、温度高两大特点，不仅会烧蚀飞行器表面，而且会影响飞行器内部电子器件寿命安全，造成严重的飞行事故。因此，有必要对高超声速飞行器热保护系统设计进行合理性测试。
[0003]结构热试验就是为了在地面等效模拟高超声速飞行器时序飞行热环境发展起来的，对高超声速飞行器进行结构热试验测试，可以有效地检测其热保护系统设计的合理性和安全性。常见的结构热试验分为：传导、对流和辐射，其中最常见的就是风洞试验，风洞试验是借助于高速气流与试验件之间作高速相对运动来实现的，但是其设计尺寸柔性单一，不能够灵活地适应多尺寸试验件且一次本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种结构热试验非线性扩展状态观测器全局滑模控制方法，其特征在于，包括：根据能量守恒定律、热力学和传热学，建立结构热试验气动热地面模拟系统输入电能与输出电热能之间的数学模型；基于结构热试验气动热地面模拟系统模型，构建非线性扩展状态观测器，观测系统扰动；利用结构热试验气动热地面模拟系统输出的跟踪误差和非线性函数，构建非线性全局滑模面；以幂次趋近律和等速趋近律为基础，设计在混合趋近律下的结构热试验气动热地面模拟系统控制器α(t)，并证明其收敛性。2.如权利要求1所述的结构热试验非线性扩展状态观测器全局滑模控制方法，其特征在于：所述结构热试验气动热地面模拟系统包括石英灯加热器、可控硅交流调压模块、GH3039K型热电偶传感器。3.如权利要求2所述的结构热试验非线性扩展状态观测器全局滑模控制方法，其特征在于：所述结构热试验气动热地面模拟系统输入电能与输出电热能之间的数学模型包括，其中，等式左边为加载在结构热试验气动热地面模拟系统上的输出电热能，分别用于石英灯加热器自身消耗的内能cm[T1(t)
‑
T0]、对流换热过程中损失的热能Aβ[T1(t)
‑
T0]、热传导过程中损失的热能Aλ[T1(t)
‑
T0]、热辐射效应输出的热能c、m、T1(t)、T0、A、β、λ、ε、σ、F、Δt分别为石英灯加热器的比热容、质量、当前温度、初始温度、表面积、对流换热系数、导热系数、黑度系数、斯蒂芬
‑
玻尔兹曼常数、角系数、加热时间；等式右边为加载在结构热试验气动热地面模拟系统上的输入电能，采用可控硅交流调压模块，U
I
、R、α(t)分别为输入电压即电源两端电压、石英灯加热器的总电阻、可控硅交流调压模块导通角；将所述数学模型两边除以Δt并移项得：其中，是T1(t)对时间的一阶微分，G(t)＝sin2α(t)，G(t)为系统扰动。4.如权利要求3所述的结构热试验非线性扩展状态观测器全局滑模控制方法，其特征在于：所述非线性扩展状态观测器包括，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：张广明，吕筱东，史志寒，朱明祥，高鹏，柏志青，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：