Diseño de Control Compuesto de Vehículo Hipersónico de Casi Espacio Basado en un Regulador Cuadrático Lineal Variable en el Tiempo y Método de Modo Deslizante
Autores: Wang, Huan; Zhou, Di; Zhang, Yiqun; Lou, Chaofei
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Diseño de Control Compuesto de Vehículo Hipersónico de Casi Espacio Basado en un Regulador Cuadrático Lineal Variable en el Tiempo y Método de Modo Deslizante
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Vehículo hipersónico
Sistema de tiempo variable
Método de control compuesto
Regulador cuadrático lineal
Control por modo deslizante
Estabilidad
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 22
Citaciones: Sin citaciones
El diseño de un controlador de vehículo hipersónico ha sido un campo de investigación activo en la última década, especialmente cuando el vehículo se estudia como un sistema de variación temporal. Se propone un método de control compuesto de variación temporal para un vehículo hipersónico controlado por la fuerza lateral directa y la fuerza aerodinámica. El método de control compuesto consiste en una ley de control de regulador cuadrático lineal (LQR) de variación temporal para el timón aerodinámico y una ley de control de modo deslizante para los propulsores laterales. Cuando el timón de aire no puede producir continuamente fuerza de control y torque, se añade la fuerza lateral directa al sistema. Para resolver el problema de que el LQR no puede obtener directamente la solución analítica del sistema de variación temporal, se propone en este artículo un enfoque novedoso para aproximar soluciones analíticas utilizando polinomios de Jacobi. Finalmente, se demuestra la estabilidad del sistema de control compuesto de variación temporal mediante la funcional de Lyapunov-Krasovskii (LKF). Los resultados de la simulación muestran que el método de control compuesto propuesto es efectivo y puede mejorar la capacidad de respuesta rápida del sistema.
Descripción
El diseño de un controlador de vehículo hipersónico ha sido un campo de investigación activo en la última década, especialmente cuando el vehículo se estudia como un sistema de variación temporal. Se propone un método de control compuesto de variación temporal para un vehículo hipersónico controlado por la fuerza lateral directa y la fuerza aerodinámica. El método de control compuesto consiste en una ley de control de regulador cuadrático lineal (LQR) de variación temporal para el timón aerodinámico y una ley de control de modo deslizante para los propulsores laterales. Cuando el timón de aire no puede producir continuamente fuerza de control y torque, se añade la fuerza lateral directa al sistema. Para resolver el problema de que el LQR no puede obtener directamente la solución analítica del sistema de variación temporal, se propone en este artículo un enfoque novedoso para aproximar soluciones analíticas utilizando polinomios de Jacobi. Finalmente, se demuestra la estabilidad del sistema de control compuesto de variación temporal mediante la funcional de Lyapunov-Krasovskii (LKF). Los resultados de la simulación muestran que el método de control compuesto propuesto es efectivo y puede mejorar la capacidad de respuesta rápida del sistema.