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Predictor-Corrector Guidance for Reentry Hypersonic Vehicle Based on Feedback Linearization
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资源说明：标题《基于反馈线性化的预测校正再入高超音速飞行器引导》和描述表明，该论文提出了一种改进的基于反馈线性化理论的预测校正再入高超音速飞行器引导方法。文章的核心在于设计一种引导律，利用反馈线性化理论逐步消除飞行器与目标位置之间的视线偏差，并获取所需的纵向和横向过载值。此外，考虑到高超音速飞行器在再入飞行过程中可能遇到的随机扰动或故障情况，文中还讨论了该引导律如何帮助飞行器恢复到原始任务状态。
高超音速飞行器的主要特点在于其高速性，其飞行速度超过5马赫（Mach）数。由于其军事意义和经济价值的巨大潜力，高超音速飞行技术成为21世纪航空航天领域的热点话题之一。
在这篇研究论文中，为了将飞行路径约束转换为过载变量的约束，基于准平衡滑翔条件（Quasi Equilibrium Glide Condition, QEGC）提出了新的约束转换方法。这种转换方法将飞行器的轨迹约束转换为对过载变量的约束，这在飞行器的引导控制中起到了关键作用。
通过理论分析，研究者利用反馈线性化技术，能够逐步消除飞行器相对于目标位置的视线偏差，并根据这一方法获得所需的纵向和横向过载值。在这个过程中，视线的仰角被用来预测终端速度，同时引入横向机动策略以实现飞行器的减速。通过这种方法，能够生成可行的飞行路径，并将飞行器平稳且安全地引导至终端区能源管理（Terminal Area Energy Management, TAEM）阶段。
在飞行器执行再入任务时，如何在发生随机扰动或故障的情况下使飞行器恢复到原始任务是一个重要的方面。如果发生随机扰动或故障，当前的状态以及气动系数将明显改变。为此，文中通过仿真结果展示了引导律在名义轨迹上的性能，并在不同状态或气动系数偏差的情况下提供了数值结果，从而确定了该引导律的鲁棒性和容错冗余。
关键术语包括：
- 高超音速飞行器（Hypersonic Vehicle）：指飞行速度超过5马赫数的飞行器。
- 预测校正引导（Predictor-Corrector Guidance）：一种引导方法，通过预测未来的状态来调整当前的控制动作。
- 反馈线性化（Feedback Linearization）：一种控制理论，通过反馈控制手段将非线性系统转化为线性系统，从而简化控制问题。
- 容错冗余（Fault-Tolerant Redundancy）：设计上的特性，即使系统出现故障或性能下降，仍能保持一定程度的功能性和可靠性。
论文还提到，在高超音速飞行器再入过程中，飞行器需要精确控制其速度和姿态以确保安全和准确着陆。为了实现这一点，飞行器引导系统必须能够处理各种复杂的飞行条件，包括但不限于气动力的变化、大气密度和温度的波动，以及飞行器自身的动态响应。
总而言之，该论文提出了一种创新的飞行引导策略，不仅在理论上有重要的学术价值，而且在实际应用中也有着广阔的发展前景，尤其是在确保高超音速飞行器安全稳定运行方面。通过强化飞行器对各种不确定性因素的应对能力，该引导律有望在未来的高超音速飞行技术中发挥重要作用。
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