[發明專利]一種基于魯棒H無窮的變增益解耦控制方法

有效

• 申請號: 201510437413.0
• 申請日: 2015-07-23
• 公開（公告）號: CN105182743B
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發明（設計）人: 賈英民;蘇小峰;王曉云
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04;G05D1/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于魯棒H_∞的變增益解耦控制方法，其特征在于包含如下步驟：

(a)考慮飛行速度、攻角和航跡角的動態過程對應的縱向動力學模型，通過將控制輸入和狀態變量分解為標稱值與誤差之和的形式，以及沿時變路徑線性化，實現原系統的解耦控制問題到一般的不確定線性變參數誤差系統魯棒H_∞問題的轉化，其中標稱值為時變指令信號；

(b)設計輸出反饋控制器，將(a)中的不確定線性變參數誤差閉環系統的魯棒H_∞問題轉化為對應確定系統的魯棒H_∞問題，然后采用張量積模型轉換方法得到系統矩陣的凸多面體形式；

(c)基于(b)中得到的凸多面體系統矩陣和魯棒H_∞理論，通過求解有限個數頂點系統對應的線性矩陣不等式得到變增益魯棒解耦輸出反饋控制器，該控制器能夠實現飛行器大飛行包線內各通道間的近似解耦，并且該近似解耦度可以通過H_∞性能指標γ來衡量。

2.根據權利要求1所述的一種基于魯棒H_∞的變增益解耦控制方法，其特征在于：所述步驟(a)中，考慮由飛行器的速度、攻角和航跡角動態組成的飛行器縱向動力學模型，該模型具有非線性、強耦合、多變量和不確定的特征，將飛行器的速度V，航跡角μ，攻角α和所受廣義力F_x,F_z分解為標稱值(·)₀與誤差Δ(·)之和的形式，通過變量代換得到具有相同動態特性的非線性誤差系統：其中，系統狀態x^T＝[ΔV Δμ Δα]，控制輸入u^T＝[ΔF_x ΔF_z Δq]，外部擾動d∈L₂，于是考慮誤差系統存在不確定參數和外部擾動，實現x＝0即[V μ α]＝[V₀ μ₀ α₀]能夠保證速度、航跡角和攻角通道之間的穩態解耦；進一步考慮指令信號V₀,μ₀,α₀時變情形，通過沿時變路徑Θ＝{V₀(t),μ₀(t),α₀(t)}線性化得到不確定線性變參數誤差系統：

x·=A(Θ)x+B(Θ)(u+d)]]>

y＝C₂x

z=C1xD1u,D1TD1=I]]>

其中，Δq為俯仰角速度偏差項，系統矩陣A(Θ)和B(Θ)具有不確定性，可以寫為：

[A(Θ) B(Θ)]＝[A₀(Θ)±ΔA(Θ) B₀(Θ)±ΔB(Θ)]＝[A₀(Θ) B₀(Θ)]+E(Θ)∑(t)[F_a(Θ) F_b]

并且，A₀(Θ)，B₀(Θ)，ΔA(Θ)，ΔB(Θ)為已知項，