【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及吸氣式高超聲速飛行器控制領域，特別是涉及一種吸氣式高超聲速飛行器氣動伺服彈性主動控制系統和方法。
技術介紹
1、目前，針對彈性吸氣式高超聲速飛行器控制的大部分研究假設剛體運動信息可測，只考慮了氣動彈性效應。然而，傳感器量測信號中同時包含剛體運動信息和彈性振動信息，剛體運動信息無法直接獲得。因此，除氣動彈性外，控制器設計必須同時考慮量測信號中彈性振動反饋造成的伺服彈性，兩者同時形成了復雜的氣動伺服彈性效應。彈性吸氣式高超聲速飛行器的氣動伺服彈性控制方法主要包括魯棒控制、幅值穩定、相位穩定和主動控制。其中，魯棒控制通過閉環性能傳遞函數表征期望的彈性模態抑制性能，并通過求解優化問題得到控制器。幅值穩定的思想是通過設計陷波器對彈性模態進行被動抑制。相比于幅值穩定，相位穩定能夠擴展剛體控制帶寬，獲得滿意的穩定裕度。相位穩定通過優化傳感器和執行機構的位置，實現將量測信號直接反饋到飛控系統中即可自穩定彈性模態，屬于彈性狀態反饋增益固定的半主動控制方法。為了同時快速抑制多個彈性模態，需要研究能夠單獨設計各彈性狀態反饋增益的主動控制方法。
技術實現思路
1、針對上述技術問題，本專利技術采用的技術方案為：
2、根據本專利技術第一方面，提供了一種吸氣式高超聲速飛行器氣動伺服彈性主動控制系統，所述系統包括：彈性頻率估計器、狀態擾動聯合估計器和姿態控制器，其中，所述彈性頻率估計器用于基于被控對象發送的俯仰角信息，利用彈性頻率估計模型獲取被控對象的彈性頻率估計值，并發送給所述狀態擾動
3、根據本專利技術第二方面，提供了一種吸氣式高超聲速飛行器氣動伺服彈性主動控制方法，包括如下步驟：
4、s100，響應于接收到當前時刻的剛體俯仰角控制值，姿態控制器利用姿態控制模型獲取被控對象的升降舵偏角，并發送給狀態擾動聯合估計器以及所述被控對象。
5、s200，所述被控對象基于接收到的升降舵偏角，執行對應的操作，并在執行完對應的操作后獲取俯仰角信息，并發送給彈性頻率估計器。
6、s300，基于接收到的俯仰角信息，所述彈性頻率估計器利用彈性頻率估計模型獲取被控對象的彈性頻率估計值，并發送給所述狀態擾動聯合估計器。
7、s400，基于接收到的俯仰角信息、升降舵偏角以及彈性頻率估計值，利用狀態擾動聯合估計模型對剛體狀態、彈性體狀態、剛體狀態的擾動因子、彈性體狀態的擾動因子以及俯仰角信息進行估計，得到對應的狀態估計結果、擾動估計結果以及俯仰角估計結果，并將狀態估計結果和擾動估計結果發送給所述姿態控制器；執行s100。
8、本專利技術至少具有以下有益效果：
9、本專利技術實施例提供的吸氣式高超聲速飛行器氣動伺服彈性主動控制系統和方法，相比于魯棒控制，本專利技術對模型準確度的依賴性不強。具體來說，在標稱觀測模型中引入了擾動因子，這些擾動因子即為模型誤差，包括了標稱觀測模型建立過程中未考慮的參數不確定性、未建模動態以及外部干擾等因素。本專利技術首先通過狀態擾動聯合估計器對擾動因子進行了估計，然后在姿態控制器中對擾動因子進行了補償，以消除擾動因子的影響。所以即使模型具有強不確定性時，設計出的控制系統仍能夠使得系統穩定。此外，能夠實時對彈性頻率進行估計，降低了控制器的保守性。相比于幅值穩定，本專利技術采用了主動控制器，沒有使用陷波器，避免了陷波器所引入的滯后相位，從而不會對剛體控制的動態性能與穩定裕度產生影響。相比于相位穩定，本專利技術通過姿態控制器中的控制參數可以同時抑制多個彈性模態，且通過靈活設計各彈性模態的閉環阻尼能夠使得彈性模態實現期望的抑制速度。
10、應當理解，本部分所描述的內容并非旨在標識本專利技術的實施例的關鍵或重要特征，也不用于限制本專利技術的范圍。本專利技術的其它特征將通過以下的說明書而變得容易理解。
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1.一種吸氣式高超聲速飛行器氣動伺服彈性主動控制系統，其特征在于，所述系統包括：彈性頻率估計器、狀態擾動聯合估計器和姿態控制器，其中，所述彈性頻率估計器用于基于被控對象發送的俯仰角信息，利用彈性頻率估計模型獲取被控對象的彈性頻率估計值，并發送給所述狀態擾動聯合估計器；所述狀態擾動聯合估計器用于基于接收到的俯仰角信息、升降舵偏角以及彈性頻率估計值，利用狀態擾動聯合估計模型對剛體狀態、彈性體狀態、剛體狀態的擾動因子、彈性體狀態的擾動因子以及俯仰角信息進行估計，得到對應的狀態估計結果、擾動估計結果以及俯仰角估計結果，并將狀態估計結果和擾動估計結果發送給所述姿態控制器；所述姿態控制器用于基于接收到的剛體俯仰角控制值、狀態估計結果和擾動估計結果，利用姿態控制模型獲取被控對象的升降舵偏角，并發送給所述狀態擾動聯合估計器以及所述被控對象。
2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，其中，所述彈性頻率估計模型滿足如下條件：
3.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，m滿足如下條件：
4.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述被控對象為吸氣式高超聲速飛行器或
5.根據權利要求4所述的系統，其特征在于，所述吸氣式高超聲速飛行器的代理模型滿足如下條件：
6.一種吸氣式高超聲速飛行器氣動伺服彈性主動控制方法，其特征在于，包括如下步驟：
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，其中，所述彈性頻率估計模型滿足如下條件：
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，m滿足如下條件：
...【技術特征摘要】
1.一種吸氣式高超聲速飛行器氣動伺服彈性主動控制系統，其特征在于，所述系統包括：彈性頻率估計器、狀態擾動聯合估計器和姿態控制器，其中，所述彈性頻率估計器用于基于被控對象發送的俯仰角信息，利用彈性頻率估計模型獲取被控對象的彈性頻率估計值，并發送給所述狀態擾動聯合估計器；所述狀態擾動聯合估計器用于基于接收到的俯仰角信息、升降舵偏角以及彈性頻率估計值，利用狀態擾動聯合估計模型對剛體狀態、彈性體狀態、剛體狀態的擾動因子、彈性體狀態的擾動因子以及俯仰角信息進行估計，得到對應的狀態估計結果、擾動估計結果以及俯仰角估計結果，并將狀態估計結果和擾動估計結果發送給所述姿態控制器；所述姿態控制器用于基于接收到的剛體俯仰角控制值、狀態估計結果和擾動估計結果，利用姿態控制模型獲取被控對象的升降舵偏角，并發送給所述...
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