摘要
无尾欠驱动高超音速滑翔飞行器仅依靠升降副翼来控制滚转和偏航。双环级联架构通过差动升降副翼偏转调节侧滑，并由此产生的侧滑响应驱动滚转，利用高滚转 - 偏航比来解决侧向 - 方向欠驱动问题。然而，由于内环依赖于侧滑角反馈，其性能对综合测量偏差敏感。本研究首先使用六自由度模型和多个配平点处的线性化，分析了侧向 - 方向开环发散、高滚转 - 偏航比以及差动升降副翼引起的反常偏航，然后开发了一种采用稳定性轴偏航率反馈的基线级联控制器。随后，使用具有恒定偏移的一阶高斯 - 马尔可夫过程来表示侧滑角测量偏差。仅在速度 - 滚转角外环中引入线性扩张状态观测器，以联合估计和补偿由偏差、气动扰动、质心偏移和剩余内环动态传播的等效效应。观测器参数通过输入方向识别、分层二维参数扫描和局部网格验证进行选择。在观测器误差、速度 - 滚转角跟踪误差和完整姿态控制闭环水平上，在有限输入假设下分析了设计工作点附近的局部稳定性和有界性。严格配对的蒙特卡洛模拟和消融实验表明，所提出的方法有效衰减了侧滑角测量偏差向滚转通道的传播，提高了随机不确定性下的速度 - 滚转角跟踪精度和响应一致性，并且没有明显增加所需的升降副翼位置指令包络。
