技術特征：

1.基于LS-SVM的高超聲速飛行器自適應時變預設性能控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)根據吸氣式高超聲速飛行器縱向模型設計LS-SVM辨識器與時變預設性能函數，得到誤差轉換模型；

2)根據誤差轉換模型設計速度子系統自適應時變預設性能控制器；

3)根據誤差轉換模型設計高度子系統自適應時變預設性能控制器；

4)根據速度子系統自適應時變預設性能控制器和高度子系統自適應時變預設性能控制器進行穩定性分析和性能分析。

2.根據權利要求1所述的基于LS-SVM的高超聲速飛行器自適應時變預設性能控制方法，其特征在于，步驟1)中所述的吸氣式高超聲速飛行器縱向模型為：

$\left\{\begin{array}{c}\stackrel{\·}{V}=\frac{Tcos\mathrm{\α}-D}{m}-gsin\mathrm{\γ}\\ \stackrel{\·}{h}=Vsin\mathrm{\γ}\\ \stackrel{\·}{\mathrm{\γ}}=\frac{L+T\sin \mathrm{\α}}{mV}-\frac{g\sin \mathrm{\γ}}{V}\\ \stackrel{\·}{\mathrm{\α}}=q-\stackrel{\·}{\mathrm{\γ}}\\ \stackrel{\·}{q}=\frac{M_{yy}}{I_{yy}}\end{array}\right.---\left(1\right)$

其中，V,h,γ,α,q分別為高超聲速飛行器的速度、高度、航跡角、攻角、俯仰角速度；T,L,D,m,g,M_yy,I_yy為推力、升力、阻力、質量、重力加速度、俯仰力矩、轉動慣量；

將式(1)按照快慢系統分解準則分解成速度子系統A₁和高度子系統A₂：

$\begin{array}{c}{A}_1:\left\{\begin{array}{c}\stackrel{\·}{V}=f_V+\mathrm{\Φ}=(\frac{Tcos\mathrm{\α}-D}{m}-gsin\mathrm{\γ}-\mathrm{\Φ})+\mathrm{\Φ}\\ y_V=V\end{array}\right.\\ A_2:\left\{\begin{array}{c}{\stackrel{\·}{x}}_1=f_{h1}\left({\stackrel{\‾}{x}}_2\right)+x_2=\left(\left(L+T\sin \mathrm{\α}\right)/\left(mV\right)-g\cos \mathrm{\γ}/V-x_2\right)+x_2\\ {\stackrel{\·}{x}}_2=x_3\\ {\stackrel{\·}{x}}_3=f_{h2}\left({\stackrel{\‾}{x}}_3\right)+{\mathrm{\δ}}_e=\left(M_{yy}/I_{yy}-{\mathrm{\δ}}_e\right)+{\mathrm{\δ}}_e\\ y_h=x_1\end{array}\right.\end{array}---\left(2\right)$

其中，y_V,y_h分別是速度和高度子系統的輸出；x₁＝γ,x₂＝α+γ,x₃＝q，Φ,δ_e分別為飛行器燃油過量系數和舵偏角，復合非線性函數f_V,f_h1,f_h2為未知非線性函數，采用LS-SVM辨識器進行辨識得到。

3.根據權利要求1所述的基于LS-SVM的高超聲速飛行器自適應時變預設性能控制方法，其特征在于，步驟1)中所述的LS-SVM辨識器輸入層為高超聲速飛行器動力學參數；內積層為高斯核函數，基于LS-SVM理論，得到的速度子系統未知非線性動力性逼近模型為：

其中，X,Y(·),f,θ,分別是辨識樣本、辨識近似函數、待辨識非線性函數、辨識函數權重和辨識基函數，ω為近似誤差，為權重參數，p為偏置誤差；最佳權重參數θ^*由式(4)給出：

${\mathrm{\θ}}^{*}=\arg \underset{\mathrm{\θ}\∈S_f}{min}\[\underset{X\∈S_X}{sup}|Y^{*}\left(X\right|\left({\mathrm{\θ}}^{*}\right))-Y\left(X\right)|\]---\left(4\right)$

其中：S_f,S_X為對應參數可行域。

4.根據權利要求3所述的基于LS-SVM的高超聲速飛行器自適應時變預設性能控制方法，其特征在于，步驟1)中所述的時變預設性能函數為：

$\left\{\begin{array}{c}-{\mathrm{\δ}}_1\left(t\right)\mathrm{\μ}\left(t\right)\<e\left(t\right)\<{\mathrm{\δ}}_2\left(t\right)\mathrm{\μ}\left(t\right)\\ \mathrm{\μ}\left(t\right)=({\mathrm{\μ}}_0-{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{\∞}})e^{-{\mathrm{\κ}}_{0}t}+{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{\∞}}\\ {\mathrm{\δ}}_1\left(t\right)=({\mathrm{\δ}}_{10}-{\mathrm{\δ}}_{1\mathrm{\∞}})e^{-{\mathrm{\κ}}_{1}t}+{\mathrm{\δ}}_{1\mathrm{\∞}}\\ {\mathrm{\δ}}_2\left(t\right)=({\mathrm{\δ}}_{20}-{\mathrm{\δ}}_{2\mathrm{\∞}})e^{-{\mathrm{\κ}}_{2}t}+{\mathrm{\δ}}_{2\mathrm{\∞}}\end{array}\right.---\left(5\right)$

其中：e(t)為高超聲速飛行器速度/高度子系統追蹤誤差，其余參數δ₁₀＞δ_1∞＞0，δ₂₀＞δ_2∞＞0，κ₀,κ₁,κ₂＞0都是正的待設計參數；

選擇如下函數：

$P\left(s\right(t\left)\right)=\frac{{\mathrm{\δ}}_2\left(t\right)e^s-{\mathrm{\δ}}_1\left(t\right)e^{-s}}{e^s+e^{-s}}---\left(6\right)$

其中：s(t)是轉換后的誤差，式(6)中函數嚴格單調，且滿足P(0)≠0，因此可得：

$s\left(t\right)=\frac{1}{2}ln\left(\frac{{\mathrm{\δ}}_1+\mathrm{\Λ}}{{\mathrm{\δ}}_2-\mathrm{\Λ}}\right),\mathrm{\Λ}\stackrel{\mathrm{\Δ}}{=}\frac{e\left(t\right)}{\mathrm{\μ}\left(t\right)}---\left(7\right)$

式(7)建立原始追蹤誤差e(t)與s(t)之間一一對應關系，通過式(6)與(7)關系，當設計的控制器能夠使得s(t)趨近0，則等價于追蹤誤差e(t)趨近0，s(t)的導數為：

$\left\{\begin{array}{c}\stackrel{\·}{s}\left(t\right)=\frac{\∂s\left(t\right)}{\∂\mathrm{\Λ}\left(t\right)}\·\frac{d\mathrm{\Λ}\left(t\right)}{dt}+\frac{\∂s\left(t\right)}{\∂{\mathrm{\δ}}_1\left(t\right)}\·\frac{{\mathrm{d\δ}}_1\left(t\right)}{dt}+\frac{\∂s\left(t\right)}{\∂{\mathrm{\δ}}_2\left(t\right)}\·\frac{{\mathrm{d\δ}}_2\left(t\right)}{dt}\\ =\mathrm{\ϵ}\[{\stackrel{\·}{e}}_1\left(t\right)-\mathrm{\Λ}\stackrel{\·}{\mathrm{\μ}}\left(t\right)+{\mathrm{\δ}}_c/\mathrm{\ϵ}\]\\ \mathrm{\ϵ}=\frac{1}{2\mathrm{\μ}\left(t\right)}\·(\frac{1}{{\mathrm{\δ}}_1+\mathrm{\Λ}\left(t\right)}+\frac{1}{{\mathrm{\δ}}_2-\mathrm{\Λ}\left(t\right)})\\ {\mathrm{\δ}}_c=\frac{1}{2}(\frac{1}{{\mathrm{\δ}}_1+\mathrm{\Λ}\left(t\right)}{\stackrel{\·}{\mathrm{\δ}}}_1-\frac{1}{{\mathrm{\δ}}_2-\mathrm{\Λ}\left(t\right)}{\stackrel{\·}{\mathrm{\δ}}}_2)\end{array}\right.---\left(8\right)$

式(8)即為誤差轉換模型。

5.根據權利要求4所述的基于LS-SVM的高超聲速飛行器自適應時變預設性能控制方法，其特征在于，步驟2)具體為：

基于步驟1)中設計的LS-SVM辨識器，對速度子系統A₁進行在線辨識，得到的近似非線性模型為：

其中：是未知最優權重,η_Vmax分別為辨識誤差、辨識誤差的上界以及權重參數二范數上界，為了減少自適應參數維數，取為自適應估計參數，且||·||為2范數；

基于步驟一中設計的時變預設性能函數，速度子系統追蹤誤差的動力學參數模型為：

$\left\{\begin{array}{c}{\stackrel{\·}{s}}_V=\frac{\∂s_V\left(t\right)}{\∂{\mathrm{\Λ}}_V}\frac{{\mathrm{d\Λ}}_V}{dt}+\frac{\∂s_V\left(t\right)}{\∂{\mathrm{\δ}}_{V1}}\frac{{\mathrm{d\δ}}_{V1}}{dt}+\frac{\∂s_V\left(t\right)}{\∂{\mathrm{\δ}}_{V2}}\frac{{\mathrm{d\δ}}_{V2}}{dt}\\ ={\mathrm{\ϵ}}_V(f_V+\mathrm{\Φ}-{\stackrel{\·}{V}}_r-{\mathrm{\Λ}}_V{\stackrel{\·}{\mathrm{\μ}}}_V+{\mathrm{\δ}}_V/{\mathrm{\ϵ}}_V)\\ {\mathrm{\ϵ}}_V=\frac{1}{2{\mathrm{\μ}}_V}(\frac{1}{{\mathrm{\δ}}_{V1}+{\mathrm{\Λ}}_V}+\frac{1}{{\mathrm{\δ}}_{V2}-{\mathrm{\Λ}}_V})\\ {\mathrm{\δ}}_V=\frac{1}{2}(\frac{1}{{\mathrm{\δ}}_{V1}+{\mathrm{\Λ}}_V}{\stackrel{\·}{\mathrm{\δ}}}_{V1}-\frac{1}{{\mathrm{\δ}}_{V2}-{\mathrm{\Λ}}_V}{\stackrel{\·}{\mathrm{\δ}}}_{V2})\end{array}\right.---\left(10\right)$

其中：V_r為參考速度指令；

基于式(10)設計的自適應控制算法為：

自適應律為：

其中：k_V1,k_V2,Γ_V,l_V1,l_V2為待設計正的控制器參數，s_V0為伴隨系統狀態，為了消除控制器飽和，Proj(·)為自適應映射函數。

6.根據權利要求4所述的基于LS-SVM的高超聲速飛行器自適應時變預設性能控制方法，其特征在于，步驟3)具體為：

高度系統控制目的是使得h跟蹤上給定高度指令h_r，高度控制等價于使得航跡角γ跟蹤上γ_d指令，因此高度子系統控制系統設計等價于設計航跡角追蹤控制系統，設計的相應控制器和自適應律如下：

航跡角指令γ_d為：

${\mathrm{\γ}}_d=\frac{-k_{h1}{s}_h-k_{h2}{\∫}_0^t{s}_h\left(\mathrm{\τ}\right)d\mathrm{\τ}+{\stackrel{\·}{h}}_r+{\mathrm{\Λ}}_h{\stackrel{\·}{\mathrm{\μ}}}_h-{\mathrm{\δ}}_h/{\mathrm{\ϵ}}_h}{V}---\left(13\right)$

其中：k_h1,k_h2為待設計參數；s_h為時變預設性能函數下新狀態；Λ_h,δ_h,ε_h,μ_h格式同式(10)，分別是高度系統下的定義的參數；

相應控制器為：

其中：k_γ3,l_γ1,l_γ2為待設計參數；e_h0,e_h2,e_h3為中間誤差變量，χ₂₂分別是未知非線性參數辨識的最優權重估計值、辨識函數的基函數以及虛擬控制器的微分量；

自適應律為：

其中：Γ_h,l_γ1,l_γ2為待設計參數。

7.根據權利要求1所述的基于LS-SVM的高超聲速飛行器自適應時變預設性能控制方法，其特征在于，步驟4)具體為：

在步驟2)與3)的速度和高度子系統相應控制器以及自適應律下，相應速度和高度控制系統是穩定的，且對應的控制誤差不變集為：

其中，C,分別是誤差上界和一個與高度子系統Lyapunov函數相關的正的參數，通過選擇合適的參數l_V1,l_V2,即可獲得高精度的速度和高度控制系統。