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高超声速飞行器连续终端滑模姿态控制方法
  • ISSN号:1006-7043
  • 期刊名称:《哈尔滨工程大学学报》
  • 时间:0
  • 分类:V448.22[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
  • 作者机构:[1]空间物理重点实验室,北京100076, [2]北京航天长征飞行器研究所,北京100076, [3]哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院,黑龙江哈尔滨150001
  • 相关基金:国家863计划资助项目(2013AA122904); 国家自然科学基金资助项目(61304237); 黑龙江省自然科学基金资助项目(F2015032); 哈尔滨市青年科技创新人才基金资助项目(RC2013QN001007); 黑龙江省博士后科研启动金资助项目(LBH-Q13042); 中央高校基本科研业务费资助项目(HEUCFD1406)
中文摘要:

针对高超声速飞行器的姿态控制问题,考虑系统模型不确定性以及外界干扰的影响,基于快速终端滑模设计了连续的姿态跟踪控制器。将飞行器姿态控制系统模型按时间尺度划分为快回路和慢回路,其中慢回路的控制器设计目标是给出期望角速度作为快回路的制导指令,快回路控制器的设计目标是给出系统需求的控制力矩。基于有限时间控制理论分别针对各回路设计了连续的快速终端滑模姿态控制器,通过严格的数学证明,该控制器可以在系统模型存在不确定性以及外界干扰的情况下,使得姿态跟踪误差在有限时间内收敛。仿真结果表明本文的控制算法可以在短时间内使飞行器的姿态角均以较高的精度收敛至期望状态,且三个方向的控制力矩曲线均变化平滑,无抖振现象产生。

英文摘要:

Regarding the attitude control issue in hypersonic aircraft,and considering system model uncertainties and external disturbances,in this paper we propose a continuous attitude-tracking controller using a fast terminal sliding mode. The attitude control system model for aircrafts is divided into fast and slow loops,based on the time scale. The design goal of the slow loop controller is to provide the expected angular velocity as a guidance command for the rapid loop,and the design goal of the rapid loop controller is to provide the control torques required by the system. Based on the finite-time control theory,we designed a continuous fast terminal-sliding-mode attitude controller for each loop. Based on the strict mathematical proof,the controllers can converge attitude follow-up errors within a finite period of time,given existing uncertainties regarding the system model and external disturbances.Simulation results show that the proposed control algorithm can converge the attitude angle of aircrafts to the expected status with relatively high precision and in short time period. In addition,the control torque curves in three directions all change smoothly without any chattering phenomenon.

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期刊信息
  • 《哈尔滨工程大学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中华人民共和国工业和信息化部
  • 主办单位:哈尔滨工程大学
  • 主编:杨士莪
  • 地址:哈尔滨市南岗区南通大街145号1号楼
  • 邮编:150001
  • 邮箱:xuebao@hrbeu.edu.cn
  • 电话:0451-82519357
  • 国际标准刊号:ISSN:1006-7043
  • 国内统一刊号:ISSN:23-1390/U
  • 邮发代号:14-111
  • 获奖情况:
  • 工信部科技期刊评比"优秀期刊奖",中国高校科技期刊评比"精品期刊奖","北方十佳期刊奖",首届黑龙江省政府出版奖--优秀期刊奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),美国数学评论(网络版),波兰哥白尼索引,德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:11823