[發明專利]基于參數辨識的分離控制器

有效

• 申請號: 201810617193.3
• 申請日: 2018-06-15
• 公開（公告）號: CN108829121B
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 魏振巖;魏毅寅;吳森堂;姚德清;尤偉帥;姜麗敏;覃鶴宏;王昊;徐寶華
• 申請（專利權）人: 北京空天技術研究所
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08;G05D1/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于參數辨識的分離控制器，其特征在于，所述分離控制器包括：

反饋控制器，所述反饋控制器用于輸出控制量以對被控對象進行控制；

指令生成器，所述指令生成器用于根據基于等俯仰角速度指令設計的攻角指令剖面生成攻角指令，并將所述攻角指令作為反饋控制器的輸入；所述攻角指令剖面按下式進行設計：

其中，t₀為分離控制器進行控制的起始時刻；α₀為t₀時刻對應的攻角，α_d為攻角指令，α_d(t)為攻角指令隨時刻變化的剖面；t為時間；t1為穩定零控平衡態所處的時刻；ω_d為俯仰角速度指令，設定為常值；

狀態觀測器組，包括第一狀態觀測器和第二狀態觀測器，所述第一狀態觀測器和第二狀態觀測器用于對所述被控對象所處的狀態進行觀測并將觀測結果作為指令生成器的輸入，以及所述第一狀態觀測器還將其觀測結果作為反饋控制器的輸入；

在控制過程中，

所述第一狀態觀測器和所述第二狀態觀測器辨識出被控對象所處的穩定零控平衡態；所述指令生成器還根據所述第一狀態觀測器和所述第二狀態觀測器輸入的穩定的零控平衡態所對應的觀測結果確定出穩定零控平衡態到達的初始時刻t1，并且在該時刻之后，所述指令生成器將生成的攻角指令切換到t1時刻所對應的攻角指令處。

2.根據權利要求1所述的一種基于參數辨識的分離控制器，其特征在于，所述被控對象為下式所建立的模型：

其中：v為速度，T為推力，ω_z為俯仰角速度，α為攻角，θ為軌跡傾角，L為升力，M_z為俯仰力矩，J_z為轉動慣量，m為質量，g為重力加速度度，δ_z為升降舵偏，表示α對時間的導數，表示ω_z對時間的導數。

3.根據權利要求1-2任一項所述的一種基于參數辨識的分離控制器，其特征在于，所述第一狀態觀測器的帶寬小于所述第二狀態觀測器的帶寬。

4.根據權利要求3所述的一種基于參數辨識的分離控制器，其特征在于，所述第一狀態觀測器和所述第二狀態觀測器形式均如下式所示：

其中，z₁為狀態觀測器的第一狀態變量；z₂為狀態觀測器的第二狀態變量；分表示z₁,z₂對時間的導數；表示M_z對升降舵的導數，即升降舵效率；J_z為轉動慣量；M_z為俯仰力矩；δ_z為升降舵偏；ω_z為俯仰角速度；ω₀為狀態觀測器帶寬；狀態觀測器輸出結果第一、二狀態觀測器的B_z取值完全相同，僅ω₀不同。

5.根據權利要求3所述的一種基于參數辨識的分離控制器，其特征在于，所述第二狀態觀測器的帶寬為第一狀態觀測器的5～10倍。

6.根據權利要求2所述的一種基于參數辨識的分離控制器，其特征在于，所述反饋控制器設計為PD反饋控制器或PID反饋控制器。

7.根據權利要求6所述的一種基于參數辨識的分離控制器，其特征在于，所述的反饋控制器設計為PD反饋控制器，所述PD反饋控制器的輸入還包括攻角和俯仰角速度，所述PD反饋控制器的控制量u設計為：

u＝k_p(α-α_d)+k_dω_z+y_d1，

其中，k_p為攻角反饋系數；k_d為俯仰角反饋系數；y_d1為第一狀態觀測器的輸出結果；α為攻角；α_d為攻角指令，ω_z為俯仰角速度。

8.根據權利要求7的一種基于參數辨識的分離控制器，其特征在于，所述第一狀態觀測器和所述第二狀態觀測器辨識出被控對象所處的穩定零控平衡態；所述指令生成器還根據所述第一狀態觀測器和所述第二狀態觀測器輸入的穩定的零控平衡態所對應的觀測結果確定出穩定零控平衡態到達的初始時刻t1，具體為：

當所述指令生成器判斷所述第二狀態觀測器的觀測結果y_d2滿足：y_d2＝0且所述第一狀態觀測器的觀測結果y_d1滿足：時，即記滿足上述條件的初始時刻為t1。