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基于自抗扰的高超再入飞行器轨迹线性化控制技术

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基于自抗扰的高超再入飞行器轨迹线性化控制技术
Research on ADRC-Based Trajectory Linearization Control of Hypersonic Reentry Vehicle
投稿时间:2018-09-10
DOI:10.15918/j.tbit1001-0645.2019.08.013
中文关键词:自抗扰控制轨迹线性化解耦控制高超再入飞行器
English Keywords:active disturbance rejection controltrajectory linearization controldecoupling controlhypersonic reentry vehicle
基金项目:航空科学基金资助项目(2014ZA51002)
作者单位
张惠平北京理工大学 自动化学院, 北京 100081
北京航天自动控制研究所, 北京 100854
余跃北京航空航天大学 自动化科学与电气工程学院, 北京 100191
北京航空航天大学 飞行器控制一体化技术重点实验室, 北京 100191
王宏伦北京航空航天大学 自动化科学与电气工程学院, 北京 100191
北京航空航天大学 飞行器控制一体化技术重点实验室, 北京 100191
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中文摘要:
在高超再入飞行器运动模型的基础上,全面分析了全弹道3通道间的运动学耦合、惯性耦合、气动耦合和控制耦合.针对该强耦合系统的姿态跟踪问题,基于时标分离和奇异摄动原理,分别在姿态环慢回路和快回路设计了基于自抗扰的轨迹线性化控制器.结合控制器的设计过程,从前馈、反馈、干扰观测与补偿等角度全面分析了自抗扰轨迹线性化控制方法的通道解耦机理.仿真结果验证了解耦机理分析的正确性,表明自抗扰轨迹线性化方法具有很好的解耦效果,适合用于强耦合系统的控制器设计.
English Summary:
Based on the kinematic model of hypersonic reentry vehicle, coupling effects between three channels were comprehensively analyzed, including kinematics coupling, inertial coupling, aerodynamic coupling and control coupling. To solve the attitude tracking problem of the strong coupling system, ADRC(active disturbance rejection control)-based trajectory linearization controllers were designed based on time-scale separation and singular perturbation theory for attitude and angular rate loops respectively. During design process, decoupling mechanism of ADRC-based trajectory linearization control were analyzed fully from perspective of feedforward, feedback, disturbance estimation and compensation. The simulation results show the correctness of the decoupling mechanism analysis and excellent decoupling effects of ADRC-based trajectory linearization control possesses, being suited to design controller for strong coupling systems.
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