● 摘要
天空和海洋是20世纪的战场，太空将成为21世纪的战场。要在这个新的战场上获得主动权，就要掌握先进的发射技术。可重复使用天地往返运输系统是实现低成本发射的根本途径，自然成为了国际航天领域的研究新热点。再入高超声速飞行器，主要是指在再入飞行阶段的可重复使用飞行器。由于工作环境的特殊性，再入高超声速飞行器具有强烈的非线性和耦合作用，且参数变化剧烈，其建模和姿态控制技术都变得十分复杂。本文以再入高超声速飞行器为研究对象，建立了其再入段的六自由度动力学模型，同时给出了再入制导角微分方程，作为控制器设计的重要依据。文中同时给出了利用飞行器状态变量计算气流角的公式。随后，以风洞实验给出的气动数据，建立了气动数据查找模块，进而实现了再入高超声速飞行器的Simulink仿真平台，以作为检验设计的控制器的依据。利用再入高超声速飞行器的特性，本文将对象划分为快慢回路，并以逆控制技术分别设计了动态逆控制器。由于求解外环控制器时忽略了气动力作用和内环变量动态响应，控制器在现有控制分配算法下并不能很好地实现对象的再入姿态控制。于是本文尝试利用神经网络实现外环逆控制器，基本实现了对象在规划的制导指令下的再入飞行。最后，设计了神经网络自适应补偿器，改善了对象对制导指令的跟踪。