资源描述：
《基于鲁棒自适应反步的可重复使用飞行器再入姿态控制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、基于鲁棒自适应反步的可重复使用飞行器再入姿态控制王芳,宗群,田栢苓,王婕(天津大学电气与自动化工程学院，天津300072)摘要:考虑惯性矩阵不确定和力矩扰动的影响,设计再入可重复使用飞行器的鲁棒自适应反步姿态控制器.首先,设计虚拟控制时,通过自适应实现对不确定项的未知边界的估计;其次,设计实际控制输入时,为消除反步法的“计算爆炸”问题,将虚拟控制导数作为不确定项,引入鲁棒项消除不确定与力矩扰动的影响;再次,基于Lyapunov理论证明了跟踪误差收敛到任意小邻域;最后,基于X-33的六自由度模型仿真验证了所设计
2、的控制策略的有效性.关键词:可重复使用飞行器；再入段；反步法；自适应；鲁棒中图分类号:V448.2文献标志码:ARobustadaptiveback-steppingflightcontroldesignforreentryRLVWANGFang,ZONGQun,TIANBai-ling,WANGJie(SchoolofElectricalEngineering&Automation，TianjinUniversity，Tianjin300072，China.Correspondent：WANGFang，E-
3、mail：fangwang@tju.edu.cn)Abstract:Arobustadaptiveback-steppingcontrolstrategyisproposedforattitudecontroldesignforreusablelaunchvehicles(RLV)inreentryphaseinthepresenceofinertiamatrixuncertaintyandmomentdisturbances.Firstly,duringthevirtualcontrolinputdesig
4、nprocedure,theadaptivelawisusedtoestimatetheunknownboundoftheuncertainty.Secondly,duringtheactualcontrolinputdesignprocedure,timederivativeofthevirtualcontrolinputisconsideredastheuncertaintermtoeliminatethe“explosionofcomplexity”inherentintraditionalback-s
5、teppingcontrol.Arobusttermisappliedtocompensatetheinfluenceofuncertaintermandmomentdisturbances.ThenbasedontheLyapunovanalysis,trackingerrorconvergestorandomneighborhoodaroundzero.Finally,simulationsonX-336-DOFshowtheeffectivenessoftheproposedcontroller.Key
6、words:reusablelaunchvehicle；reentryphase；back-steppingcontrol；adaptivecontrol；robust0引言近几十年来,高超声速飞行器相关技术得到了极大的发展,但高昂的空间运输系统费用阻碍了人类探索航空领域的脚步.为了提高空间运输系统效率、降低运输系统代价,可重复使用飞行器应运而生.以X-33为代表的可重复使用飞行器的整个飞行阶段包括4个阶段:上升段、再入段、末端能量管理段以及着陆段.在设计飞行器的进入和返回轨道系统时面临巨大的技术挑战,尤其再
7、入段存在模型参数不确定、外部扰动和复杂的路径约束(如热率约束、负载约束和动压约束)[1-3].为了飞行器再入段的安全飞行,所有因素都必须考虑,因此再入段起着至关重要的作用.再入控制是实现飞行器安全稳定飞行的重要保证,对该问题的研究有着重要的理论意义和实际意义,已受到国内外控制界专家和学者的广泛关注.俄亥俄州立大学的Zhu等[4]将轨迹线性化控制应用于X-33飞行器再入姿态控制中,在不需要对控制器增益插值的情形下具有鲁棒性.但是此方法是基于跟踪动态的线性化,只具有有限的鲁棒性.美国阿拉巴马大学的Shtesse
8、l等[5-7]提出了滑模控制理论并将其用于卫星和运载器的控制器设计,使滑模控制具有较好的鲁棒性和跟踪性能,但相应的控制器参数的选择依赖于一定的工程背景,且对于闭环系统的稳定性分析也较为繁琐.印度理工学院的Mathavaraj等[8]针对可重复使用飞行器控制模型存在不确定的情形,设计了模型跟踪自适应控制策略,收稿日期:2012-10-22；修回日期:2013-01-27.基金项目:国家自然科学基金项目
