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高超声速飞行器具有许多独特的优势,如:飞行速度快、作战半径大、反应灵敏等,因此高超声速飞行技术成为世界各军事强国竞相研究的热点和重点。但是,由于高超声速飞行器的设计采用推进系统与机体一体化的技术,且工作环境复杂多变,因此,高超声速飞行器也具有许多独特的动力学特性,如:模型具有强非线性、参数具有不确定性、多通道耦合等,给控制系统的设计带来一定的困难和挑战。自抗扰控制技术是PID控制的理论精髓与现代控制理论相结合的产物,不仅不依赖于系统具体精确的数学模型,而且能够实时估计系统的内外总扰动,具有较强的自适应能力和鲁棒性,在实际工程中得到广泛应用。 论文以高超声速飞行器为研究对象,分别设计自抗扰姿态以及弹道控制器,并解决控制器的参数整定问题。所做的主要工作可总结如下: (1)在高超声速飞行器巡航段,充分利用俯仰角和弹道倾角之间的内在关系,分别设计自抗扰姿态以及航迹控制器,并在航迹回路引入前馈,将弹道倾角参考值直接馈送到姿态回路,提高系统的响应速度。利用稳定裕度测试子对自抗扰姿态控制器的参数进行整定,保证系统满足一定的稳定裕度。利用Lyapunov间接法进行闭环系统稳定性的分析。最后,利用此方法实现飞行器的高度控制。除此,在姿态回路的基础上引入外环高度控制,并设计自抗扰高度控制器,同样实现飞行器的高度控制。 (2)在高超声速飞行器助推段,对于静不稳定运载飞行器的姿态控制,传统PID控制会带来超调量大以及调节时间长的问题,为此设计了自抗扰姿态控制器。在PID控制器参数整定的基础上,以ITAE性能指标对自抗扰姿态控制器的参数进行整定,保证系统与相应的PID控制器具有相当的鲁棒性,但提高了系统的动态响应品质。最后,利用BP神经网络拟合参数整定规则,简化参数整定过程。 (3)设计高超声速飞行器自抗扰控制的图形用户界面,便于用户进行结果的读取和分析。