高超声速飞行器单因素椭圆集序列鲁棒预测控制方法

针对高超声速飞行器非线性、快时变、硬约束、大扰动和对象模型不确定性大等特点,研究离线鲁棒预测控制器的设计方法。在线鲁棒预测控制方法可以处理对象模型的不确定性,但是计算量大;常规离线鲁棒预测控制方法减小了在线计算量,但是牺牲了系统的调节时间等性能。提出基于单因素椭圆集序列的鲁棒预测控制策略,针对系统状态的m组一维子空间,运用常规离线鲁棒预测控制生成m组椭圆不变集序列,将在线优化转化成为在m组椭圆不变集中分别搜索当前状态所处最大椭圆不变集,最后通过简单的融合计算得到对应的控制律。该方法保证系统鲁棒性的同时,大幅度减少了在线计算时间,提高了系统响应速度。仿真算例验证了该方法的有效性。

高超声速飞行器单因素融合鲁棒预测控制

针对离线预测控制忽略各个因素对控制律的影响程度,将系统状态变量一维子空间对应的单因素控制量序列进行融合计算,设计了高超声速飞行器的单因素融合鲁棒预测控制器。针对系统的一维子空间离线生成单因素椭圆不变集序列和相应的控制量序列。在线时,在单因素椭圆不变集中分别搜索包含当前状态的最小椭圆,根据当前状态对控制序列进行融合得到控制律。仿真结果表明,相比于传统离线鲁棒预测控制算法,该方法能实现对高度和速度指令的快速、精确跟踪;相比于在线鲁棒预测控制算法,在线计算时间大大减少,实现了对高超声速飞行器的实时控制。