高超声速飞行器因其自身是个复杂的大系统，包括超然冲压发动机系统、机身自身气动布局、热防护系统、传感器及执行机构等，在建模时这些复杂的子系统之间相互耦合，还要考虑飞行器的弹性形变、气动加热、飞行环境等因素，使得我们难以得到精确的系统模型。一般我们是根据实际情况对模型进行一些取舍并通过设计控制器来抑制或者抵消忽略掉的因素对系统特性的影响。82788

现如今吸气式的高超声速飞行器的动力学模型主要针对以下的两种构型:锥体加速器构型和 X-30 构型。Shahriar等[2][3]用牛顿和欧拉方程导出了纵向和横向方向的锥体加速器构型高超音速飞行器的六自由度线性和非线性运动方程，并将把计算流体力学和进行的风洞试验结果结合在一起得出了通用高超声速飞行器的空气动力模型。锥体加速器构型的数学模型简单并且方便我们进行控制律的设计，但是它这种模型忽略了飞行器细长几何形状和轻质结构导致的挠性影响，因此在需要更精确的模型时我们可以考虑X-30构型。Bolender等人[4]基于X-30 构型，利用复杂的流体力学理论建立了一个包含更多的结构、气动、推力系统耦合项的精确的高超声速飞行器动力学模型。 对于典型的吸气式高超声速飞行器，方群等[5]运用Lagrange力学原理建立了吸气式高超声速飞行器的动力学模型，确定了飞行器位姿的广义坐标,通过推导出的高超声速飞行器的质心运动方程和绕质心转动运动方程对建立的飞行器的动力学模型进行分析后得出：在高超声速飞行器机动飞行时，飞行器发动机内流体质量变化对飞行器动力学的影响不能忽略而在稳定飞行时可以忽略该影响。刘燕斌等[6]基于高超声速空气动力学理论构造了飞行器的几何外形，以此建立了高超声速飞行器的动力学模型方程,最后采用多平衡点非线性解耦控制方法设计了控制系统,从而实现了建模控制的一体化设计。

2  高超声速飞行器控制研究概述

高超声速飞行器相关技术的飞速发展使得人们提高了对飞行器控制的要求，高超声速飞行器的自身飞行环境复杂、机身-发动机一体化、气动和气热参数不确定等特殊因素使得高超声速飞行器系统是一个强非线性、强耦合和强不确定的系统。这就使得它可以采用几乎所有的非线性控制方法。论文网

高超声速飞行器巡航控制问题主要基于纵向模型展开。起初，对高超声速飞行器进行控制系统设计的基本方法是运用有效的数学理论，对高超声速飞行器的非线性模型进行线性化，然后对得到的线性化后的模型进行飞行控制器设计。文献[7]提出了线性二次型随机鲁棒控制律，在每个控制器中利用遗传算法来搜索一个有效的空间设计系数，并用蒙特卡洛算法在每个搜索点估计其稳定性和性能鲁棒性，达到了比较理想的控制效果。文献[8]针对高超声速飞行器非线性动力学模型,研究了其在平衡点的线性化方法并采用基于状态反馈的极点配置法设计了系统的控制器使系统稳定并具有良好的跟踪性能。

因为高超声速飞行器本身有复杂的气动特性，还采用了诸如机体-发动机一体化等先进技术，所以高超声速飞行器的控制系统一定要具有一定的鲁棒性。文献[9]针对含有二十八惯性和气动不确定参数的高超音速飞机的纵向运动，总结出了具有非线性动态逆结构的鲁棒飞行控制系统。文献[10]研究了非线性H控制理论在飞行器中的应用，并用简单的方法解析了哈密顿-雅可比偏微分不等式。文献[11]采用鲁棒控制中的μ分析方法设计了高超声速飞行器的控制系统，较为理想的解决了高超声速飞行器飞行控制系统在多种不确定因素情况下的建模误差难题。文献[12]提出了鲁棒自适应控制律的MIMO系统，并给出了一个特定的改变的自适应律来排除闭环系统不稳定的可能性。文献[13]在系统动态逆模型基础上设计了改进的反步控制器，提高了闭环系统的跟踪响应速度，并证明了该控制器在系统存在参数不确定性的情况下依然能够满足飞行控制要求。 高超声速飞行器建模研究现状概述:http://www.youerw.com/yanjiu/lunwen_97273.html