[發明專利]一種基于無人機姿態控制濾波單元的控制方法

在審

• 申請號: 201610041827.6
• 申請日: 2016-01-22
• 公開（公告）號: CN105700537A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發明（設計）人: 高衛東;孫群;陳林林;姚奕成;高靖軒;祁曉嵐
• 申請（專利權）人: 山東中宇航空科技發展有限公司
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于無人機姿態控制濾波單元的控制方法，其特征在于：包括濾波單元及其抗干擾濾波方法，所述濾波單元包括無人機姿態控制數學模型、抗干擾濾波器以及最優控制器；所述抗干擾濾波方法主要包括以下步驟：首先，建立含有多源干擾的無人機姿態數學模型；其次，建立干擾力矩的數學模型；再次，建立增廣的含有多源干擾的無人機姿態通道的數學模型，之后，設計無人機姿態抗干擾濾波器；最后，設計最優控制器，進行反饋控制；具體步驟如下：

(1)建立含有多源干擾的無人機姿態數學模型

y(t)＝Hx(t)+v(t)

其中，x(t)為含有多源干擾的無人機姿態數學模型的狀態變量，y(t)為含有多源干擾的無人機姿態數學模型的輸出變量，系數矩陣H＝[I3×3 03×3]，無人機的標稱轉動慣量矩陣J0＝diag{J0x，J0y，J0z}，ω0為角速度，u(t)為無人機所受到的控制力矩，d(t)為無人機所受到的干擾力矩，w(t)和v(t)分別表示無人機的執行機構噪聲和量測噪聲，I3×3為3*3的單位陣；

(2)建立干擾力矩的數學模型

ψ · ( t ) = P ψ ( t ) + ξ ( t ) d ( t ) = Q ψ ( t ) ]]>

其中，ψ(t)為干擾力矩的數學模型的狀態變量，P和Q為系數矩陣，ξ(t)為模型不確定性項；

(3)建立增廣的含有多源干擾的無人機姿態通道的數學模型

x ‾ · ( t ) = M ‾ x ‾ ( t ) + N ‾ [ u ( t ) + w ( t ) + d ( t ) ] + G ‾ ξ ( t ) y ‾ ( t ) = H ‾ x ‾ ( t ) + v ( t ) ]]>

其中，系數矩陣

(4)設計無人機姿態控制的抗干擾濾波器：

x ‾ ^ · ( t ) = M ‾ x ‾ ^ ( t ) + N ‾ u ( t ) + K [ y ‾ ( t ) - y ‾ ^ ( t ) ] y ‾ ^ ( t ) = H ‾ x ‾ ^ ( t ) ]]>

其中，為的估計值，為的估計值，K為針對無人機姿態通道的抗干擾濾波器的增益矩陣；

(5)設計最優控制器，進行反饋控制：

u ( t ) = L x ^ ( t ) - ψ ^ ( t ) ]]>

其中，L為最優控制器的增益矩陣，為含有多源干擾的無人機姿態通道的數學模型狀態變量x(t)的估計值，為外部干擾力矩的數學模型狀態變量ψ(t)的估計值。