前言

高超声速飞行器是指飞行速度大于5倍声速、运行在距离地面20～100km临近空间的飞行器，包括高超声速巡航导弹、高超声速助推滑翔飞行器和空天飞机等。该类飞行器是航空与航天紧密联系的产物，在全球打击、侦查监视和远程运输等方面应用潜力巨大，现已成为航空航天领域的研究热点之一。高超声速技术是航空航天界的战略制高点，其发展需要气动、推进和控制等学科的高度交叉和深度融合。控制系统作为高超声速飞行器的神经中枢，是保证其安全飞行、完成任务的关键。

高超声速飞行器采用机身/发动机一体化设计，使得其动力学呈现气动/推进耦合新特性。特殊的气动布局，使得其数学模型为高阶的非线性微分方程。大空域飞行时大气压力和密度变化范围大，使得其模型参数变化异常显著。此外，高超声速飞行时由于受到复杂的气动热和力作用，这些作用部分机理尚未明确，使得其模型存在诸多的不确定性。总之，高超声速飞行器有比常规飞行器更为复杂的耦合、非线性、快时变、不确定等动力学特性，这给控制系统设计带来了许多新的挑战，急需开展控制新理论、新方法的研究。

预测控制是一种新型计算机控制算法，是从实践中发展起来的控制策略，包括了预测模型、滚动优化和反馈校正三要素，广泛用于化工、机电、航空航天领域。从信息利用来看，预测控制综合了过去、现在和将来的信息，这对提高系统的控制性能具有很好的作用。预测控制一大特点就是约束处理能力，在得到最优解的同时满足系统约束要求。

本书从预测控制原理出发，讨论了高超声速飞行器的预测控制器设计问题，涉及了状态反馈预测控制、输出反馈预测控制、快速预测控制等内容。这些内容为作者的多年研究成果整理而成，对于研究高超声速飞行器控制具有较好的参考价值。本书第1～5章和8、9章由唐伟强执笔；第6章由高海燕、唐伟强共同执笔；第7章由高海燕执笔；全书由唐伟强统筹定稿。

本书写作过程中，参阅了许多相关文章和著作，在此向各位作者致以诚挚的感谢。本书的部分研究成果得到了国家自然科学基金项目（编号：62063018）资助，在此表示感谢。

由于作者水平有限，书中难免有不足之处，恳请读者批评指正。

作者

2022年5月