系统工程与电子技术

作者：李毅恒, 夏群利, 王明凯

单位：1. 北京理工大学宇航学院, 北京 100081；2. 杭州市北京航空航天大学国际创新研究院, 浙江 杭州 311115

关键词：高超声速变体飞行器,高阶固定时间扰动观测器,预设有限时间函数,预设性能,抗饱和辅助函数

针对高超声速变体飞行器模型不确定性、外部时变扰动、控制输入饱和、系统状态约束等问题, 设计一种基于高阶固定时间扰动观测器的预设性能控制方法。首先，建立高超声速变体飞行器动力学模型, 考虑控制量饱和问题设计抗饱和辅助函数。其次, 通过对观测器扰动估计项的微分扩展设计高阶固定时间扰动观测器以提高对综合扰动量的估计精度。考虑系统状态约束设计预设有限时间函数对系统跟踪误差进行约束。基于障碍李雅普诺夫函数和预设有限时间收敛理论, 通过反步法设计控制器使得输出状态的跟踪误差在预设时间内收敛到原点邻域。同时，为避免对虚拟控制律连续微分导致“计算爆炸”问题, 将内环时变扰动与虚拟控制律的微分视为内环综合扰动, 以高阶固定时间扰动观测器的扰动估计输出作为控制律的补偿项。通过李雅普诺夫稳定性理论证明了闭环控制系统的收敛性与稳定性。最后，通过对比仿真实验证明所提方法具有收敛速度快、跟踪精度高、鲁棒性强等特点。

来源：2025年第5期

《系统工程与电子技术》期刊编辑部

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