[發(fā)明專利]面向攻角跟蹤的高超聲速飛行器非對稱輸出受限控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910982021.0
• 申請日: 2019-10-16
• 公開（公告）號: CN110568765A
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許斌;郭雨巖;梁捷;凡永華;張棟
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04;G05B11/42;G05D1/08
• 代理公司: 61204 西北工業(yè)大學(xué)專利中心
• 代理人: 劉新瓊

1.一種面向攻角跟蹤的高超聲速飛行器非對稱輸出受限控制方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：考慮高超聲速飛行器縱向通道動力學(xué)模型：

其中，表示推力，表示升力，表示阻力，表示俯仰力矩；V表示速度，γ表示航跡傾角，h表示高度，α表示攻角，q表示俯仰角速度，δ_e表示升降舵偏角，Φ表示節(jié)流閥開度；表示動壓，ρ表示空氣密度，表示平均氣動弦長，S表示氣動參考面積；m、I_yy和g代表質(zhì)量、俯仰軸的轉(zhuǎn)動慣量以及重力加速度，均為氣動參數(shù)；

步驟2：取x₁＝α，x₂＝q；可將式(4)-(5)寫成如下嚴(yán)格反饋形式：

其中，f_i,i＝1,2為未知非線性函數(shù)，g₂為已知非線性函數(shù)，考慮攻角跟蹤任務(wù)，定義攻角參考信號x_1d；

步驟3：第1步：定義攻角跟蹤誤差為：

e₁＝x₁-x_1d (7)

構(gòu)造非對稱障礙李雅普諾夫函數(shù)：

其中k_b>0為誤差e₁的上界，-k_a<0為誤差e₁的下界，均由設(shè)計者給出；

定義設(shè)計俯仰角速率虛擬控制量為：

其中，為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)權(quán)值的估計值向量，θ_f1為根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基函數(shù)得到的向量，為有界不確定性上界的估計值，k₁>0、均由設(shè)計者給定；

令x_2c通過式(10)所示的濾波器以獲得信號x_2d及

其中，ν₂＝x_2d-x_2c，τ₂>0、ρ₂>0及δ_m2>0均由設(shè)計者給出，為上界的估計值；

定義建模誤差：

其中由式(12)所示的平行估計模型得到：

其中，β₁>0由設(shè)計者給出；

設(shè)計神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)重更新律如下：

其中，γ₁>0，γ_z1>0及δ_f1>0由設(shè)計者給出；

設(shè)計自適應(yīng)律如下：

其中，λ₁>0及δ_ψ1>0由設(shè)計者給出；

第2步：定義俯仰角速率跟蹤誤差為：

e₂＝x₂-x_2d (15)

設(shè)計升降舵偏角為：

其中，為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)權(quán)值的估計值向量，θ_f2為根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基函數(shù)得到的向量，為有界不確定性上界的估計值，k₂>0由設(shè)計者給定；

定義建模誤差：

其中由式(18)所示的平行估計模型得到：

其中，β₂>0由設(shè)計者給出；

設(shè)計神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)重更新律如下：

其中，γ₂>0，γ_z2>0及δ_f2>0由設(shè)計者給出；

設(shè)計自適應(yīng)律如下：

其中，λ₂>0及δ_ψ2>0由設(shè)計者給出；

步驟4：定義速度跟蹤誤差為：

其中，V_d為速度參考指令；

設(shè)計節(jié)流閥開度Φ為：

其中，k_pV>0、k_iV>0和k_dV>0由設(shè)計者給定；

步驟5：根據(jù)得到的升降舵偏角δ_e和速度子系統(tǒng)的節(jié)流閥開度Φ，返回到飛行器動力學(xué)模型(1)-(5)，對攻角和速度進(jìn)行跟蹤控制。