第1章 绪论 1
1.1 高超声速飞行器基本概念 1
1.2 高超声速飞行器研究进展 3
1.3 高超声速飞行器控制难点问题 13
1.4 编写特点和内容安排 20
1.5 小结 21
参考文献 22
第2章 高超声速飞行器控制方法概述 23
2.1 高超声速飞行器线性控制方法 23
2.1.1 PID控制 24
2.1.2 极点配置 24
2.1.3 增益调度控制 24
2.1.4 线性二次最优控制 25
2.1.5 经典鲁棒控制 26
2.1.6 模型预测控制 28
2.1.7 内模控制 28
2.1.8 多模型控制 29
2.2 高超声速飞行器非线性控制方法 30
2.2.1 动态逆 30
2.2.2 反步控制 31
2.2.3 滑模控制 32
2.2.4 非线性序列闭环控制 34
2.2.5 轨迹线性化控制 35
2.2.6 L1自适应控制 36
2.2.7 浸入与不变 37
2.2.8 预设性能控制 38
2.3 小结 39
参考文献 39
第3章 高超声速飞行器模型描述 46
3.1 刚体高超声速飞行器模型描述 46
3.2 弹性高超声速飞行器模型描述 49
3.2.1 俄亥俄州立大学David模型 49
3.2.2 俄亥俄州立大学Lisa模型 52
3.3 高超声速再入飞行器六自由度模型描述 55
3.3.1 质心平动方程 56
3.3.2 绕质心转动方程 57
3.4 小结 58
参考文献 59
第4章 基于典型滑模的高超声速飞行器稳定跟踪控制 62
4.1 滑模控制的基本原理 62
4.1.1 基本概念 62
4.1.2 滑模面和趋近律 63
4.1.3 抖振现象的产生与克服 66
4.2 典型滑模控制方法 66
4.2.1 积分滑模控制方法 66
4.2.2 终端滑模控制方法 67
4.3 基于典型滑模的高超声速飞行器控制器设计 70
4.3.1 基于积分滑模的高超声速飞行器控制器设计 70
4.3.2 积分滑模控制仿真分析 72
4.3.3 基于自适应终端滑模的高超声速飞行器控制器设计 74
4.3.4 终端滑模控制仿真分析 76
4.4 小结 78
参考文献 79
第5章 基于高阶滑模的高超声速飞行器稳定跟踪控制 81
5.1 高阶滑模控制方法概述 81
5.1.1 高阶滑模的基本原理 81
5.1.2 任意阶滑模控制方法 84
5.1.3 超螺旋滑模控制方法 86
5.2 基于自适应高阶滑模控制的高超声速飞行器稳定跟踪控制 88
5.2.1 面向控制建模 88
5.2.2 自适应高阶滑模控制器设计 92
5.2.3 仿真分析 97
5.3 基于超螺旋滑模的高超声速飞行器观测器-控制器综合设计 99
5.3.1 基于超螺旋滑模方法的有限时间干扰观测器设计 99
5.3.2 基于干扰观测器的有限时间控制器设计 100
5.3.3 仿真分析 105
5.4 小结 107
参考文献 107
第6章 基于反步控制方法的高超声速飞行器稳定跟踪控制 110
6.1 反步控制方法概述 110
6.1.1 反步控制方法的基本原理 110
6.1.2 反步控制方法的优缺点分析 113
6.2 基于自适应反步控制方法的高超声速飞行器稳定跟踪控制 114
6.2.1 面向控制建模 114
6.2.2 基于自适应反步控制方法的高超声速飞行器控制器设计 115
6.2.3 仿真分析 122
6.3 带有输入约束的高超声速飞行器稳定跟踪控制 125
6.3.1 基础理论 126
6.3.2 带有输入约束的高超声速飞行器控制器设计 129
6.3.3 仿真分析 139
6.4 小结 143
参考文献 143
第7章 具有非最小相位特性的高超声速飞行器稳定跟踪控制 145
7.1 非最小相位的基本概念 145
7.2 高超声速飞行器的非最小相位特性 147
7.2.1 具有非最小相位特性的高超声速飞行器模型 147
7.2.2 非最小相位特性分析 149
7.3 弱非最小相位特性的高超声速飞行器稳定跟踪控制 151
7.3.1 弱非最小相位系统跟踪控制方法 151
7.3.2 高超声速飞行器面向控制建模 152
7.3.3 弱非最小相位的高超声速飞行器控制器设计 154
7.3.4 仿真分析 159
7.4 强非最小相位特性的高超声速飞行器稳定跟踪控制 163
7.4.1 输出重定义方法的基本原理 163
7.4.2 强非最小相位的高超声速飞行器控制器设计 165
7.4.3 仿真分析 168
7.5 小结 173
参考文献 173
第8章 基于自适应多变量干扰补偿的再入姿态控制 175
8.1 自适应多变量干扰补偿再入姿态控制器设计 175
8.1.1 面向控制建模 175
8.1.2 再入姿态控制控制器设计过程 176
8.1.3 仿真分析 183
8.2 自适应多变量干扰补偿再入姿态容错控制器设计 188
8.2.1 高超声速飞行器再入故障建模 188
8.2.2 再入姿态容错控制器-观测器综合设计 189
8.2.3 仿真分析 194
8.3 小结 198
参考文献 198
第9章 高超声速飞行器实时再入轨迹与姿态协同控制 200
9.1 高超声速飞行器实时再入轨迹与姿态协同控制问题描述 200
9.1.1 再入轨迹与姿态模型 200
9.1.2 问题描述 203
9.2 高超声速飞行器实时再入轨迹与姿态协同控制设计 203
9.2.1 轨迹与姿态协同总体框架 203
9.2.2 基于Gauss伪谱法的离线轨迹设计 204
9.2.3 基于自适应Gauss伪谱法的实时最优反馈再入制导律设计 207
9.2.4 基于多时间尺度特性的再入姿态控制器-观测器综合设计 210
9.2.5 仿真分析 212
9.3 小结 216
参考文献 216