[發(fā)明專利]飛行器時(shí)間滯后時(shí)變模型逼近及控制器設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210381264.7
• 申請(qǐng)日: 2012-10-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102929141A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 史忠科
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B13/04
• 分類號(hào): G05B13/04
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

1.一種飛行器時(shí)間滯后時(shí)變模型逼近及控制器設(shè)計(jì)方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一、在給定高度、馬赫數(shù)條件下通過(guò)風(fēng)洞或飛行試驗(yàn)得到含有時(shí)間滯后不確定性的飛行器時(shí)變模型為：

x·(t)=[A0(t)+ΔA0(t)x+Aτ(t)x(t-τ)+B(t)u(t)---(1)]]>

式中，x(t)∈Rⁿ，u(t)∈R^m分別為狀態(tài)和輸入向量，A₀(t)，A_τ(t)，B(t)為已知常系數(shù)矩陣，τ為未知延遲時(shí)間，ΔA₀(t)為系數(shù)矩陣未知部分；全文符號(hào)相同；

聯(lián)立迭代求解N(t，τ)，

式中：Φ(t，t₀，τ)為狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣

Φ·(t,t0,τ)=[A0(t)+Aτ(t)N(t,τ)]Φ(t,t0,τ)]]>

x_real(t)為實(shí)際系統(tǒng)狀態(tài)響應(yīng)；

等價(jià)后系統(tǒng)的系數(shù)矩陣為

A(t)＝A₀(t)+A_τ(t)N(t，τ)+ΔA(t)

式中：ΔA(t)為系數(shù)矩陣未知部分；

按照已知A(t)，B(t)的變化范圍分類，即在不同時(shí)間段將A(t)，B(t)表達(dá)成：

A(t)=A0i+ΔA0iB(t)=B0i+ΔB0itij≤t<tij+Tij(i=1,2,...,r,j=1,2,...,p)]]>

式中，A_0i、B_0i為已知的常數(shù)矩陣，ΔA_0i?ΔB_0i為未知矩陣，t_ij、T_ij為時(shí)間常數(shù)，r、p為正整數(shù)，i、j為下標(biāo)，不同時(shí)間段的A(t)，B(t)表達(dá)式形式相同；

在時(shí)間段t_ij≤t＜t_ij+T_ij內(nèi)，飛行控制器為：u(t)＝-K_ix(t)

式中，K_i為常數(shù)反饋矩陣；

帶入(1)式中，有：

x·(t)=[(A0i-B0iKi)+(ΔA0i-ΔB0iKi)]x(t)+ΔAτ(t)x(t-τ)]]>

式中：ΔA_τ(t)為系統(tǒng)等價(jià)后未知?dú)堄嗖糠郑?/p>

步驟二、選取(A_0i-B_0iK_0i)的特征值各不相同且實(shí)部為負(fù)，設(shè)計(jì)反饋矩陣K_i使得滿足條件：

Λi>MiT[(ΔA0i-ΔB0iKi)TMi-TMi-1(ΔA0i-ΔB0iKi)+ΔAτT(t)Mi-TMi-1ΔAτ(t)]Mi;]]>

該控制器使得

x·(t)=[(A0i-B0iKi)+(ΔA0i-ΔB0iKi)]x(t)+ΔAτ(t)x(t-τ)]]>魯棒穩(wěn)定；

式中，M_i為線性變換矩陣，

Mi-1(A0i-B0iKi)Mi=diag[σi1+jωi1,σi2+jωi2,...,σin+jωin],]]>

σ_ik，ω_ik(k＝1，2，…，n)為實(shí)數(shù)，jω_ik(k＝1，2，…，n)表示虛數(shù)，diag為對(duì)角矩陣符號(hào)，

Λi=diag[σi12,σi22,...,σin2];]]>

ΔA_0i-ΔB_0iK_i通常假設(shè)為ΔA_0i-ΔB_0iK_i＝H_iF_iW_i，H_i，W_i均假設(shè)為已經(jīng)矩陣，0＜F_i≤I，I＝diag[1，1，…，1]為單位陣。