现代防御技术 ›› 2021, Vol. 49 ›› Issue (6): 1-8.DOI: 10.3969/j.issn.1009-086x.2021.06.001

• 特约稿 •    下一篇

基于Lyapunov方程的高超声速飞行器变结构控制

郭建国1, 杨胜江1, 鲁宁波1, 王国庆2   

  1. 1.西北工业大学 精确制导与控制研究所,陕西 西安 710072;
    2.中国运载火箭技术研究院 研发部,北京 100076
  • 收稿日期:2021-04-28 修回日期:2021-10-14 发布日期:2022-01-12
  • 作者简介:郭建国(1975-),男,河南南阳人。西北工业大学教授,工学博士,博士生导师,现任精确制导与控制研究所所长,国家科技部重点领域创新团队核心成员,国防科技工业科学技术委员会导弹武器领域专家组专家,陕西省自动化学会导航、制导与控制专业委员。主要从事飞行器精确制导与控制领域相关问题研究,主持承担完成国家重大科技工程项目、国家重大专项工程项目、国防973项目、国家863项目、军科委项目和国家自然基金项目等多项,荣获国家级和省部级奖励6项,发表学术论文100余篇。通信地址:710072 陕西省西安市友谊西路127号西北工业大学234信箱 E-mail:guojianguo@nwpu.edu.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(61973254)

Lyapunov Equation-Based Variable Structure Control for Hypersonic Vehicles

GUO Jian-guo1, YANG Sheng-jiang1, LU Ning-bo1, WANG Guo-qing2   

  1. 1. Northwestern Polytechnical University,Institute of Precision Guidance and Control,Shaanxi Xi'an 710072,China;
    2. China Academy of Launch Vehicle Technology,Department of Research and Development,Beijing 100076,China
  • Received:2021-04-28 Revised:2021-10-14 Published:2022-01-12

摘要: 针对高超声速飞行器动态模型中存在的非匹配不确定性,提出了一种基于Lyapunov方程的滑模变结构控制方法。首先建立了具有非匹配干扰的面向跟踪控制的系统模型,通过引入非线性扰动观测器来估计非匹配干扰;其次提出了由速度子系统和高度子系统的扰动估计值构成的新的滑模面,并导出了针对非匹配干扰的滑模控制器。最后基于Lyapunov方程的稳定性判据出发证明了系统的稳定性,从中得到了2个子系统的跟踪误差精度和非匹配干扰的估计误差之间的关系。仿真结果表明该方法的正确性。

关键词: 高超声速飞行器, 非匹配干扰, 滑模控制, 干扰观测器, 稳定性

Abstract: A sliding mode variable structure control method based on the Lyapunov equation is proposed for the non-matching uncertainty in the dynamic model of hypersonic vehicles.A tracking-oriented control system model with non-matching disturbances is established to estimate non-matching disturbances by introducing a nonlinear perturbation observer.A new sliding-mode surface consisting of the perturbation estimates of the velocity subsystem and the altitude subsystem is proposed,and a sliding-mode controller is derived for the non-matching disturbances.The stability of the system is proved based on the stability criterion starting from the Lyapunov equation,from which the relationship between the tracking error accuracy of the two subsystems and the estimation error of the unmatched disturbance is obtained.The simulation results show the correctness of the method.

Key words: hypersonic vehicle, mismatched disturbances, sliding mode control, disturbance obser-ver, stability

中图分类号: