电光与控制, 2020, 27 (5): 5, 网络出版: 2020-12-25   

高超声速飞行器双幂次滑模反演控制

A Backstepping Control Based Double-Power Sliding Mode Controller for Hypersonic Vehicle
作者单位
1 南京航空航天大学自动化学院,南京 210016
2 桂林航天工业学院电子信息与自动化学院,广西 桂林 541004
摘要
针对高超声速飞行器存在参数不确定性的问题,设计了双幂次滑模反演控制器。首先,将高超声速飞行器动力学模型表示为严反馈形式,在反演设计的过程中采用动态面控制的方法避免微分膨胀问题;其次,在反演控制的基础上结合了滑模控制方法,并在滑模控制中采用双幂次趋近律以消除抖振的影响。基于Lyapunov稳定性原理证明了方法的稳定性。仿真结果表明,在考虑较大参数不确定性的情况下,基于反演控制的双幂次滑模控制器实现了高度和速度的稳定跟踪。
Abstract
Considering the problem of parameter uncertainty existed in hypersonic vehicles, a double-power sliding mode controller based on backstepping control is designed. Firstly, the dynamics model of the hypersonic vehicle is translated to the strict feedback form, and the dynamic surface control method is adopted in backstepping design to avoid the problem of explosion of differentiation terms. Secondly, the sliding mode control method is integrated on the basis of the backstepping control, and double-power approaching law is used in the sliding mode control to eliminate the chattering. The stability of the method is proved by the Lyapunov stability principle. The simulation results show that the double-power sliding mode controller based on backstepping control can realize stable tracking of altitude and velocity in the presence of uncertain parameters.
参考文献

[1] 吴宏鑫,孟斌.高超声速飞行器控制研究综述[J].力学进展,2009,39(6):756-765.

[2] PU Z Q, TAN X M, FAN G L, et al. Uncertainty analysis and robust trajectory linearization control of a flexible air-breathing hypersonic vehicle[J]. Acta Astronautica, 2014, 101:16-32.

[3] 孙长银,穆朝絮,余瑶.近空间高超声速飞行器控制的几个科学问题研究[J].自动化学报,2013,39(11):1901-1913.

[4] 杨超,许赟,谢长川.高超声速飞行器气动弹性力学研究综述[J].航空学报,2010,31(1):1-11.

[5] 方洋旺,柴栋,毛东辉,等.吸气式高超声速飞行器制导与控制研究现状及发展趋势[J].航空学报,2014,35(7):1776-1786.

[6] YADAY R, GUVEN U. Aerothermodynamics of a hypersonic vehicle with a forward facing parabolic cavity at nose [J]. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part G:Journal of Aerospace Engineering, 2014, 228(10):1863-1874.

[7] 董朝阳, 路遥, 王青. 高超声速飞行器指令滤波反演控制[J]. 宇航学报,2016,37(8):957-963.

[8] 王首斌,王新民,谢蓉,等.基于干扰观测器的高超音速飞行器鲁棒反步控制[J].控制与决策,2013,28(10):1507-1512.

[9] 卜祥伟,吴晓燕,陈永兴,等.非线性干扰观测器的高超声速飞行器自适应反演控制[J].国防科技大学学报,2014,36(5):44-49.

[10] 路遥,董朝阳,王青.高超声速飞行器自适应反步控制器设计[J].航空学报,2015,36(3):970-978.

[11] 刘宇超,郭建国,周军,等.基于新型快速Terminal滑模的高超声速飞行器姿态控制[J].航空学报,2015,36(7):2372-2380.

[12] 王建敏,吴云洁,董小萌.基于滑模干扰观测器的高超声速飞行器滑模控制[J].航空学报,2015,36(6):2027-2036.

[13] MU C X, ZONG Q, TIAN B L, et al. Continuous sliding mode controller with disturbance observer for hypersonic vehicles[J]. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica, 2015, 2(1):45-55.

[14] ZONG Q, DONG Q, WANG F, et al. Super twisting sliding mode control for a flexible air-breathing hypersonic vehicle based on disturbance observer[J]. Science China(Information Sciences), 2015, 58(7):84-98.

[15] XU H J, MIRMIRANI M D, LOANNOU P A. Adaptive sliding mode control design for a hypersonic flight vehicle[J]. Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 2004, 27(5):829-838.

黄书童, 江驹. 高超声速飞行器双幂次滑模反演控制[J]. 电光与控制, 2020, 27(5): 5. HUANG Shutong1, 2 JIANG Ju. A Backstepping Control Based Double-Power Sliding Mode Controller for Hypersonic Vehicle[J]. Electronics Optics & Control, 2020, 27(5): 5.

本文已被 1 篇论文引用
被引统计数据来源于中国光学期刊网
引用该论文: TXT   |   EndNote

相关论文

加载中...

关于本站 Cookie 的使用提示

中国光学期刊网使用基于 cookie 的技术来更好地为您提供各项服务,点击此处了解我们的隐私策略。 如您需继续使用本网站,请您授权我们使用本地 cookie 来保存部分信息。
全站搜索
您最值得信赖的光电行业旗舰网络服务平台!