[發(fā)明專利]基于魯棒伺服控制與模型自適應(yīng)控制的控制方法及控制器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910359600.X
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110095987A
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王鑫;胡中華;龍國慶;榮海春;周喜軍;許軍;劉鑫磊
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 合肥昊晟德專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34153
• 代理人: 顧煒燁

1.基于魯棒伺服控制與模型自適應(yīng)控制的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

S101：得到系統(tǒng)的控制輸入

通過基于RSLQR的魯棒伺服控制方法得到使得系統(tǒng)能夠跟隨給定的信號，實(shí)現(xiàn)了對目標(biāo)變量的精確跟蹤；

S102：確定自適應(yīng)控制器的結(jié)構(gòu)

通過基于MRAC的模型自適應(yīng)控制方法確定自適應(yīng)控制器的結(jié)構(gòu)，使所有的閉環(huán)信號有界且系統(tǒng)輸出漸近地跟蹤參考模型輸出；

S103：確定飛機(jī)線性系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型

向系統(tǒng)中引入干擾和不確定性因素，從而確定飛機(jī)線性系統(tǒng)的最終數(shù)學(xué)模型。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于魯棒伺服控制與模型自適應(yīng)控制的控制方法，其特征在于：在所述步驟S103中，引入的干擾和不確定性因素包括飛機(jī)的舵面效率、匹配擾動以及不匹配風(fēng)擾動。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于魯棒伺服控制與模型自適應(yīng)控制的控制方法，其特征在于,在所述步驟S103中，飛機(jī)線性系統(tǒng)的最終數(shù)學(xué)模型如下：

其中，f(x)∈R^M是匹配干擾輸入，d_u(t)∈Rⁿ是系統(tǒng)不匹配干擾輸入項，Λ∈R^M×M是表示舵面控制效率，Γ∈R^N×M是系統(tǒng)不確定性狀態(tài)參數(shù)，Ω(x)∈R^N是不確定性N維狀態(tài)變量。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于魯棒伺服控制與模型自適應(yīng)控制的控制方法，其特征在于,在所述步驟S101中，基于RSLQR的魯棒伺服控制方法包括以下步驟：

S201：確定系統(tǒng)期望

確定系統(tǒng)期望輸入多項式，使指令輸入信號滿足多項式條件；

S202：確定系統(tǒng)輸出跟蹤誤差

定義需要控制的變量屬于輸出變量的子集，根據(jù)系統(tǒng)的控制目標(biāo)確定系統(tǒng)輸出跟蹤誤差的表達(dá)式；

S203：得到優(yōu)化指數(shù)函數(shù)

根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)方程得到新的被控變量，再利用魯棒伺服表達(dá)式的定義，將線性二次型的理論帶入，得到優(yōu)化指數(shù)函數(shù)；

S204：求得最優(yōu)控制

通過矩陣代數(shù)方程得到實(shí)對稱常陣，從而求得最優(yōu)控制，得到關(guān)于實(shí)對稱常陣的矩陣方程表達(dá)式與反饋控制器的增益系數(shù)；

S205：確定系統(tǒng)的控制輸入

通過反饋?zhàn)顑?yōu)解得到的增益系數(shù)，得到系統(tǒng)的控制輸入。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于魯棒伺服控制與模型自適應(yīng)控制的控制方法，其特征在于：在所述步驟S204中，矩陣代數(shù)方程為黎卡提矩陣代數(shù)方程。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于魯棒伺服控制與模型自適應(yīng)控制的控制方法，其特征在于：在所述步驟S205中，系統(tǒng)的控制輸入為其中x表示系統(tǒng)狀態(tài)，e表示系統(tǒng)跟蹤誤差,K_x表示狀態(tài)增益系數(shù)，K_i表示誤差增益系數(shù)，p為積分階。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于魯棒伺服控制與模型自適應(yīng)控制的控制方法，其特征在于，在所述步驟S102中，基于MRAC的模型自適應(yīng)控制方法包括以下步驟：

S301：對干擾進(jìn)行參數(shù)化定義

對外界干擾進(jìn)行參數(shù)化定義，并定義參數(shù)化擾動的模型；

S302：確定自適應(yīng)控制器的初步結(jié)構(gòu)

當(dāng)系統(tǒng)的干擾和參數(shù)確定時，系統(tǒng)的狀態(tài)變量可測，得到狀態(tài)反饋控制器的結(jié)構(gòu)，當(dāng)系統(tǒng)的干擾和參數(shù)不確定時，引入基本誤差方程，通過化簡后對不確定性矩陣高頻增益進(jìn)行分解求得比例調(diào)節(jié)系數(shù)，從而得到確定自適應(yīng)控制器的初步結(jié)構(gòu)表達(dá)式；

S303：確定自適應(yīng)控制器的最終結(jié)構(gòu)

引入濾波器經(jīng)過一系列變化后得到系統(tǒng)的估計誤差方程，再采用梯度算法計算得到系統(tǒng)的自適應(yīng)律，將自適應(yīng)律的表達(dá)式代入步驟S303中自適應(yīng)控制器的初步結(jié)構(gòu)表達(dá)式，從而確定自適應(yīng)控制器的最終結(jié)構(gòu)表達(dá)式。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于魯棒伺服控制與模型自適應(yīng)控制的控制方法，其特征在于：在所述步驟S302中，狀態(tài)反饋控制器的結(jié)構(gòu)表達(dá)式為其中，參數(shù)是已知變量用于對輸出進(jìn)行跟蹤，用于對干擾項進(jìn)行抑制。