[發明專利]飛行器多個時間滯后時變模型的控制器設計方法

有效

• 申請號: 201210381287.8
• 申請日: 2012-10-10
• 公開（公告）號: CN102929129A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 史忠科
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G05B13/00
• 分類號: G05B13/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

1.一種飛行器多個時間滯后時變模型的控制器設計方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一、在給定高度、馬赫數條件下通過風洞或飛行試驗得到含有r個時間滯后不確定性時變飛行器模型為：

x·(t)=[A0(t)+ΔA0(t)]x+Σi=1rAτi(t)x(t-τi)+B(t)u(t)]]>

式中，x(t)∈Rⁿ，u(t)∈R^m分別為狀態和輸入向量，A₀(t)，A_τi(t)(i＝1，2，…，r)，B(t)為已知常系數矩陣，τ_i(i＝1，2，…，r)為未知延遲時間，ΔA₀(t)為系數矩陣未知部分；

按照已知A(t)，B(t)的變化范圍分類，即在不同時間段將A₀(t)，B₀(t)表達成：

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

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

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

式中，K_i為常數反饋矩陣；

帶入(1)式中，有：

x·(t)=[(A0i-B0iKi)+(ΔA0i-ΔB0iKi)]x(t)+Σi=1rAτi(t)x(t-τi)]]>

步驟二、選取(A_0i-B_0i?K_0i)的特征值各不相同且實部為負，設計反饋矩陣K_i使得滿足條件：

Λi>MiT[(ΔA0i-ΔB0iKi)TMi-TMi-1(ΔA0i-ΔB0iKi)+MTΣi=1rAτiT(t)Mi-TMi-1Aτi(t)]Mi;]]>

該控制器使得

x·(t)=[(A0i-B0iKi)+(ΔA0i-ΔB0iKi)]x(t)+Σi=1rAτi(t)x(t-τi)]]>魯棒穩定；

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)為實數，jω_ik(k＝1，2，…，n)表示虛數，diag為對角矩陣符號，

Λi=diag[σi12,σi22,...,σin2];]]>

ΔA_0i-ΔB_0iK_i通常假設為ΔA_0i-ΔB_0iK_i＝H_iF_iW_i，Hi，Wi均假設為已經矩陣，0＜F_i≤I，I＝diag[1，1，…，1]為單位陣。