基于微分几何反馈线性化的高超声速飞行器控制系统实现

来源：计算机测量与控制杂志2022年第12期北京时间：

作者：杨凡,黄颖,陈云松,曾皓

单位：中国科学院成都计算机应用研究所

摘要：为实现对高超声速飞行器横滚角度数值、纵滚角度数值的同步控制，使飞行器元件呈现出相对平稳的运动状态，设计基于微分几何反馈线性化的高超声速飞行器控制系统。利用电源管理模块电路，更改电机驱动器元件的连接形式，根据螺旋桨转动速率，调试IMU惯性传感器、GPS定位、PID控制器三类下级硬件设备的实时运行状态，完成高超声速飞行器控制系统的主体应用结构设计。按照飞行器运动轨迹的微分处理结果，计算控制向量反馈指标的具体数值水平，再通过解析几何信号的处理方式，确定线性化姿态解算表达式，实现基于微分几何反馈线性化的飞行器控制程序设计，结合相关硬件应用设备，完成对高超声速飞行器控制系统的研究。实验结果显示，微分几何反馈线性化原则能够有效控制横滚角度数值、纵滚角度数值与理想角度数值之间的差值水平，在促进高超声速飞行器平稳运动方面具有较强的可行性价值。

关键词：微分几何;反馈线性化;高超声速飞行器;电机驱动器;惯性传感器;PID控制器;

基金资助：本文由四川省重大科技专项2020YFG0462资助