题目：考虑地面效应的飞行器建模与控制研究

当飞机/导弹在超低空飞行时，由于地面/海面的存在改变了飞机周围的流场，即产生地面效应，这会影响飞机/导弹在飞行过程中的安全性和稳定性。此外地面效应会影响飞机的起降特性，飞机的起降过程通常是事故多发状况，约有70%以上的事故是发生在起飞和着陆的过程中。因此，研究地面效应对飞行器的影响成为目前亟待解决的首要问题之一。本文针对考虑地面效应的飞行器，设计姿态控制器保证飞行器的安全稳定飞行。本论文的研究工作归纳如下：

(1) 分析飞行器纵向运动的受力与力矩，建立飞行器纵向运动方程，利用小扰动方法线性化得到飞行器的线性化模型，在此基础上，分析地面效应对飞行器近地/海飞行时的影响，建立考虑地面效应的飞行器纵向运动控制模型。

(2) 针对已建立的飞行器控制模型，首先设计基于LQR的增稳控制系统，使飞行器纵向运动短周期具有一级飞行品质，然后分别采用传统的PID控制器、LQR跟踪控制器和准滑动模态滑模控制器设计了三种姿态控制器，针对滑模控制器又研究了其抖振抑制问题及Lyapunov稳定性，最后通过仿真结果表明所设计的三种控制器均能保证在考虑地面效应情况时飞行器的稳定飞行，其中滑模控制器具有良好的跟踪性能和鲁棒性。

(3) 介绍了基于干扰补偿的准滑动模态滑模控制方法，分别设计了干扰观测器和扩张状态观测器来对干扰进行观测补偿，探讨了干扰观测器的稳定性和扩张状态观测器的参数选择问题，仿真结果表明所设计的干扰观测器和扩张状态观测器具有良好的干扰补偿作用。

通过对考虑地面效应的飞行器姿态控制系统的仿真结果表明：基于扩张状态观测器的滑模控制策略具有良好的控制效果和干扰抑制能力，算法简洁便于在飞行器控制系统中应用。