平流层飞艇航迹跟踪鲁棒控制方法

来源：系统工程与电子技术杂志2025年第6期北京时间：

作者：赵新运, 解春雷

单位：中国航天科技创新研究院, 北京 100035

摘要：针对具有大惯性、低动态、飞行速度与环境风场在同一量级等特点的平流层飞艇航迹跟踪问题, 提出一种平流层飞艇航迹跟踪鲁棒控制方法。通过引入风干扰力和力矩模型, 建立精细化风场干扰影响的平流层飞艇动力学模型。针对平流层飞艇制导回路中的风干扰, 提出一种融合扩张状态观测器与模糊逻辑的视线制导律, 利用扩张状态观测器实时估计地速侧滑角, 消除观测误差对系统造成的干扰, 基于模糊逻辑自适应调整前视距离, 在不改变远离期望航迹时跟踪误差收敛速度的前提下, 进一步减小靠近期望航迹时的振荡。针对平流层飞艇姿态控制回路中的风干扰和气动参数摄动, 基于非奇异终端滑模面与模糊变系数双幂次趋近律设计偏航角跟踪控制律, 利用扩张状态观测器消除内外扰动对姿态控制回路造成的负面影响, 抑制抖振。基于李雅普诺夫理论证明制导律与姿态控制律的稳定性, 通过仿真验证所提方法的合理性与有效性, 并与传统方法进行仿真对比, 验证所提方法有利于提高航迹跟踪的鲁棒性。

关键词：平流层飞艇,航迹跟踪,视线制导,扩张状态观测器,滑模控制