[发明专利]可变翼高超声速飞行器智能非线性控制系统

摘要

本发明公开了一种可变翼高超声速飞行器智能非线性控制系统，属于航空航宇推进控制技术领域。本发明针对可变翼高超声速飞行器的外环稳定跟踪控制问题，并考虑可变翼结构对建模的影响、模型参数不确定和外界未知干扰对跟踪控制性能的影响，根据飞行器的状态变量特性将控制系统划分为三个子系统，利用Backstepping方法依次求取控制信号，并采用RBF神经网络对未知干扰进行逼近，保证控制器的鲁棒性能。进一步地，本发明还针对虚拟控制信号求导困难和微分膨胀的问题，加入动态面控制思想进行改进。本发明可以保证闭环系统的全局稳定，并且使系统拥有良好的跟踪性能和鲁棒性能。

主权项

一种可变翼高超声速飞行器智能非线性控制系统，用于生成可变翼高超声速飞行器的控制输入量u，以保证可变翼高超声速飞行器飞行速度V、飞行高度H能快速跟踪到输入的飞行速度参考值V_r、飞行高度参考值H_r；其特征在于，所述控制系统利用Backstepping方法设计而成，具体包括依次串联的第一～第三控制子系统以及与第一～第三控制子系统一一对应的第一～第三神经网络；其中，第一控制子系统控制律具体如下：$v_1=-k_1{z}_1-{{\mathrm{\θ}}_1}^T{\mathrm{\ζ}}_1(x_1,{\mathrm{\μ}}_1,{\mathrm{\σ}}_1)+{\stackrel{\·}{y}}_r$式中，v₁为第一控制子系统的输出；z₁为第一控制子系统的跟踪误差；k₁为预设系数；为参考指令的一阶导数；θ₁^Tζ₁(x₁,μ₁,σ₁)表示第一神经网络在输入下的输出；θ₁、μ₁、σ₁分别为第一神经网络的权重、中心和宽度；第二控制子系统控制律具体如下：$v_2=-k_2{z}_2-{{\mathrm{\θ}}_2}^T{\mathrm{\ζ}}_2(x_2,{\mathrm{\μ}}_2,{\mathrm{\σ}}_2)-z_1+{\stackrel{\·}{v}}_1$式中，v₂为第二控制子系统的输出；z₂、z₁分别为第二、第一控制子系统的跟踪误差；k₂为预设系数；为第一控制子系统的输出v₁的一阶导数；θ₂^Tζ₂(x₂,μ₂,σ₂)表示第二神经网络在输入下的输出；θ₂、μ₂、σ₂分别为第二神经网络的权重、中心和宽度；第三控制子系统控制律具体如下：$u=G^{-1}(-k_3{z}_3-f-{{\mathrm{\θ}}_3}^T\mathrm{\ζ}(x_3,{\mathrm{\μ}}_3,{\mathrm{\σ}}_3)-z_2+{\stackrel{\·}{v}}_2)$式中，u为第三控制子系统所输出的可变翼高超声速飞行器的控制输入量；G为所述可变翼高超声速飞行器的控制增益矩阵；z₃、z₂分别为第三、第二控制子系统的跟踪误差；k₃为预设系数；为第二控制子系统的输出v₂的一阶导数；为可变翼高超声速飞行器初始速度V₀的三阶导数，为可变翼高超声速飞行器初始高度H₀的四阶导数；θ₃^Tζ(x₃,μ₃,σ₃)表示第三神经网络在输入下的输出；θ₃、μ₃、σ₃分别为第三神经网络的权重、中心和宽度。