题目：高超声速飞行器操稳特性与非线性控制研究

        高超声速飞行器具有较高的突防成功率和侦查效能，能大大扩展战场空间，因此高超声速飞行器成为世界各国研究的热点。文章针对高超声速飞行器的操稳特性问题，首先建立了高超声速飞行器基本的动力学模型。通过分析飞行器的静稳定性、模态稳定性，得到高超声速飞行器纵向和横侧向的稳定性分析结果；通过分析飞行器运动对舵偏角的响应特点，得出高超声速飞行器的操纵性分析结果。

        由于飞行条件变化大，高超声速飞行器运动存在严重的非线性和耦合特点，古典控制理论的传统设计方法和基于现代控制理论的线形设计方法难以满足高超声速飞行器运动对控制系统的要求，因此有必要寻找新的非线性控制系统设计方法。文章采用非线性动态逆方法设计高超声速飞行器的姿态控制系统，首先利用奇异摄动理论将飞行器姿态运动变量分为快变量和慢变量，然后利用期望的动力学代替运动中固有的动力学，根据反馈线性化理论，使高超声速飞行器运动可以很好地跟踪指令姿态角。

        由于高超声速飞行器不确定性因素的存在，动力学建模存在误差，而动态逆方法需要精确的动力学建模，因此单纯利用动态逆方法难以满足控制系统的鲁棒性要求。结构奇异值综合方法（或μ分析）是一种可以直接用于鲁棒性能优化的多变量设计方法，包含μ分析和H∞综合。文章利用结构奇异值综合的方法设计控制系统外环，结合动态逆方法设计的控制系统内环构成高超声速控制系统，以满足高超声速飞行器运动对鲁棒性的要求。