随着现代军事科技的不断进步,高超声速飞行器技术已成为世界各国争相研究的热点。飞行器控制系统的稳定是飞行器安全飞行的关键,高超声速飞行器具有强耦合、强非线性和快时变的气动特性,传统的控制方法仅仅根据当前的飞行参考信息设计控制器,系统会出现输出延时现象,然而,在一定飞行范围内,其部分未来外界干扰和目标信息是能够提前预知的,因此,如何有效利用这些已知的未来信息设计控制器,使其飞行器能够稳定飞行是当前重中之重。其主要内容如下:1.首先根据牛顿第二定律和动量矩定理建立了高超声速飞行器的运动方程组,然后在一定的条件假设下得出了高超声速飞行器的纵向模型,最后基于小扰动线性化原理,建立了高超声速飞行器在平衡点处的线性模型,为后续控制器的设计打下基础。2.针对高超声速飞行器控制问题,设计了具有前馈补偿功能的最优预见控制器。基于小扰动线性化模型,首先利用高超声速飞行器已知的未来高度信息、速度信息以及未来干扰信息构造扩大误差系统;然后基于最优调节方法求得最优预见控制律;最后以高超声速飞行器纵向模型为仿真对象,以平衡点为起始条件对其进行仿真验证,并通过与最优控制器作对比,表明了该控制器的优越性。3.针对高超声速飞行器控制问题,基于信息融合估计理论,设计了信息融合预见控制器。基于小扰动线性化模型,首先通过求逆时间方向的状态序列的最优融合滤波,得到高超声速飞行器在k时刻的信息融合预见控制律;其次针对高超声速飞行器飞行过程中不易直接测量到的部分状态,设计了状态观测器;最后以高超声速飞行器纵向模型为仿真对象,以平衡点为起始条件对其进行仿真验证,并通过与最优预见控制方法作对比,表明了信息融合预见控制方法的优越性。4.针对高超声速飞行器飞行过程中需要满足的约束条件,结合预见控制和预测控制方法两者的优点,设计了预见预测控制器。首先利用飞行器已知未来飞行高度和速度信息及未来已知干扰信息设计了前馈预见补偿器;其次利用预测控制方法设计了预测控制器;最后以高超声速飞行器纵向模型为仿真对象,以平衡点为起始条件对其进行仿真验证,并通过与预测控制方法作对比,表明了预见预测控制方法能够提高系统的动态响应以及跟踪精度。