[發明專利]一種具有抗飽和功能的無人機直接自適應容錯控制方法

有效

• 申請號: 201910834302.1
• 申請日: 2019-09-05
• 公開（公告）號: CN110471290B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 蓋文東;周業成;鐘麥英;盛春陽;張婧
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司 37252
• 代理人: 肖峰

1.一種具有抗飽和功能的無人機直接自適應容錯控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：建立無人機執行器的虛擬工作區間；

步驟2：判斷直接自適應容錯控制器的輸出值u_c(t)是否超出虛擬工作區間；

步驟3：對直接自適應容錯控制器輸出項和參考模型的輸入項分別進行補償；

所述步驟3具體包括：

步驟3.1：對直接自適應容錯控制器輸出進行補償；

執行器飽和指令Δu(t)為式(4)所示：

Δu(t)＝u(t)-u_in(t) (4)

其中，u(t)為無人機執行器的輸出，u_in(t)為無人機執行器的輸入；

執行器飽和指令Δu(t)通過式(5)變換得到無人機直接自適應容錯控制器輸出補償值u_com(t)為：

u_com(t)＝μΔu(t) (5)

其中，μ為補償系數；

采用直接自適應容錯控制器，用無人機直接自適應容錯控制器輸出補償值u_com(t)作為無人機執行器虛擬飽和情況下的無人機執行器的輸入補償，無人機執行器的輸入補償后如式(6)所示：

u_in(t)＝u_c(t)+u_com(t) (6)

當直接自適應容錯控制器的輸出值u_c(t)在無人機執行器的虛擬工作區間之內時u_com(t)＝0，無人機執行器退出虛擬飽和區，即無需進行補償；

步驟3.2：對參考模型的輸入進行補償；

若直接自適應容錯控制器輸出u_c(t)不在無人機執行器的虛擬工作區間之內，計算無人機執行器輸出u(t)與直接自適應容錯控制器輸出u_c(t)的差值Δu_c(t)為：

Δu_c(t)＝u(t)-u_c(t) (7)

Δu_c(t)經過自適應機制之后作為參考模型的輸入補償值u_rcom(t)為：

u_rcom(t)＝Δu_c(t)K_ref(t) (8)

其中，K_ref(t)為自適應增益，其更新律為：

其中，e(t)為參考模型輸出與無人機姿態輸出的誤差，Γ_ref為設計參數；

參考模型輸入補償值通過式(10)對參考模型的輸入進行補償：

u_r(t)＝u_rcom(t)+u_ref(t) (10)

其中，u_ref(t)為參考模型的固定輸入值，u_r(t)為經過補償后的參考模型輸入值，采用在線更新的參考模型，使用執行器輸出與容錯控制器差值Δu_c(t)作為無人機執行器虛擬飽和情況下的參考模型輸入補償，經過一段時間補償Δu_c(t)＝0，無人機執行器退出虛擬飽和區，執行步驟2，步驟3.1與步驟3.2同時進行；

直接自適應容錯控制器的輸出值u_c(t)為：

u_c(t)＝K(t)r(t) (11)

K(t)＝[K_e(t) K_ur(t) K_xm(t) μ(t)] (12)

r(t)＝[e(t) u_r(t) x_m(t) Δu_c(t)]^T (13)

其中，K(t)為直接自適應增益，x_m(t)為參考模型的狀態，

直接自適應容錯控制器增益的更新律為：

其中，e(t)為參考模型輸出與無人機姿態輸出的誤差，Γ為設計參數。