高超聲速飛行器舵面故障的容錯控制技術(shù)研究.pdf

1、本文以高超聲速飛行器為研究對象，考慮舵面發(fā)生故障的情況，進行巡航縱向容錯控制研究和再入姿態(tài)容錯控制研究。首先，介紹了高超聲速飛行器以及再入段的特點，綜述了課題的背景和研究意義。簡要概述了高超聲速飛行器控制技術(shù)和執(zhí)行器故障容錯控制技術(shù)研究現(xiàn)狀。其次，針對高超聲速飛行器的縱向模型，考慮舵面故障和系統(tǒng)存在未知參數(shù)的情況，設(shè)計基于反饋線性化技術(shù)的自適應(yīng)容錯控制器。通過對系統(tǒng)輸出進行多次求導(dǎo)，得到系統(tǒng)相對階。然后采用反饋線性化的方法設(shè)計標(biāo)稱控制器

2、，使得高度輸出能夠跟蹤參考指令。當(dāng)舵面發(fā)生故障時，在標(biāo)稱控制器的基礎(chǔ)上設(shè)計容錯控制策略，并給出了容錯控制器參數(shù)的匹配條件。當(dāng)模型參數(shù)和舵面故障信息都未知時，利用Lyapunov穩(wěn)定性定理來設(shè)計參數(shù)自適應(yīng)律，在線更新容錯控制器的參數(shù)。再次，在實際飛行過程中，速度V、高度h和俯仰角速率q是可以測量到的。而由于攻角和飛行航跡角的值比較小，一般是很難測量到的。因此，在狀態(tài)反饋控制器的基礎(chǔ)上，采用高增益觀測器技術(shù)來實現(xiàn)輸出反饋控制器設(shè)計。最后，針

3、對高超聲速飛行器再入姿態(tài)模型，研究舵面故障時的再入姿態(tài)容錯控制。根據(jù)高超聲速飛行器再入初期的特點，通常需要反作用控制系統(tǒng)（RCS）來協(xié)助氣動舵面完成姿態(tài)控制。首先，針對高超聲速飛行器再入姿態(tài)模型，采用Backstepping方法獲得期望力矩。然后將氣動舵面看作首要執(zhí)行機構(gòu)，將期望的力矩在氣動舵面之間進行控制分配。如果氣動舵面不能達到期望力矩，則開啟RCS。由RCS來提供氣動舵面不能提供的這部分力矩。當(dāng)舵面發(fā)生故障時，針對執(zhí)行器動態(tài)設(shè)計觀