9、基于灰狼优化器的可重复使用运载火箭主动抗扰控制器研究

基于灰狼优化器的可重复使用运载火箭主动抗扰控制器研究

1 引言

可重复使用运载火箭（RLV）高度集成了众多航天技术，与其他现有航天器相比，它具有可重复使用的特点，在发射成本、快速性、可重复使用性和可维护性等方面展现出诸多优势，在民用和军事领域都极具价值，发展前景广阔。然而，RLV 再入段的控制器设计颇具挑战，因为其动力学存在强耦合，且会受到多种干扰的影响。此外，热流、结构载荷和动压等严格约束将飞行器路径限制在狭窄范围内，进一步增加了控制器设计的难度。

此前，研究人员针对 RLV 的控制提出了多种解决方案，如模糊跟踪控制器、H∞和 μ - 综合控制、增量非线性动态逆飞行控制策略、鲁棒自适应反步控制策略以及有限时间自适应容错控制方法等。这些方法的有效性已通过仿真得到验证，但它们通常在数学上较为复杂，可能会限制其实际应用。

主动抗扰控制（ADRC）是一种控制具有未知不确定性和干扰系统的有效方法，能在简单性和性能之间取得合理平衡。它包含非线性跟踪微分器（NTD）、非线性扩展状态观测器（NLESO）和非线性状态误差反馈（NLSEF）控制律。为减少复杂的参数调整工作，还提出了参数化线性 ADRC（LADRC），包含线性跟踪微分器（LTD）、线性扩展状态观测器（LESO）和线性状态误差反馈（LSEF）控制律。ADRC 控制器的两种形式都已广泛应用于不同领域，并因其简化的设计和卓越的性能而获得显著益处。

ADRC 控制器的参数调整可视为一个优化问题，众多元启发式算法已被用于控制器参数优化。其中，灰狼优化器（GWO）受狼群的生存模式和捕食方式启发，是一种基于群体的元启发式算法，已被证明优于其他基于群体的元启发式算法，如粒子群优化和差分进化。

本文提出了一种实