[發明專利]一種飛行器縱向過載控制的主動抗擾方法

有效

• 申請號: 201910989619.2
• 申請日: 2019-10-17
• 公開（公告）號: CN110597071B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 陳森;白文艷;趙志良
• 申請（專利權）人: 陜西師范大學;北京航天自動控制研究所
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 孟大帥

本發明公開了一種飛行器縱向過載控制的主動抗擾方法，包括以下步驟：等價轉化飛行器縱向過載模型的狀態方程中的不確定性與量測方程中的近似偏差為總和擾動，獲得帶有總和擾動的縱向過載控制模型；根據獲得的帶有總和擾動的縱向過載控制模型，構建總和擾動觀測器；通過總和擾動觀測器獲得總和擾動的估計值與縱向過載變化率的估計值；根據獲得的總和擾動的估計值與縱向過載變化率的估計值，獲得帶有總和擾動主動補償的升降舵角度控制量；根據帶有總和擾動主動補償的升降舵角度控制量確定升降舵角度，實現主動抗擾。本發明可有效應對飛行器動態模型不確定性與過載量測模型非線性。

技術領域

本發明屬于飛行器縱向過載控制技術領域，涉及飛行器動態模型不確定性與過載量測模型未知非線性下的過載控制，特別涉及一種飛行器縱向過載控制的主動抗擾方法。

背景技術

飛行器縱向過載控制是一種典型的飛行控制任務，體現了飛行器的機動能力。飛行器縱向過載控制目標是設計升降舵角度，使得在外部風干擾、氣動參數具有偏差的復雜飛行環境下，飛行器縱向過載能跟蹤指定的參考信號。由于縱向過載量測模型為攻角的非線性函數，實際中僅能依靠風動數據，獲得此非線性函數在采樣數據處的測量值。因此，過載量測模型不僅具有非線性性質，其非線性函數具體形式未知。復雜飛行環境下的飛行器動態模型不確定性與縱向過載量測模型未知非線性給縱向過載控制帶來了設計挑戰。

目前，現有的設計方法中，定點線性化的比例-微分控制設計忽略了各類非線性不確定性的影響，設計能穩定線性近似模型的控制器。由于該方法無法主動估計補償飛行器動態不確定性對系統的影響，同時忽略了縱向過載量測模型的非線性因素，基于該方法設計的飛行器縱向過載控制品質難以達標。已有的擾動主動估計與補償的控制方案(例如自抗擾控制、擾動觀測器控制方法等)僅針對縱向過載量測近似模型，設計對飛行器動態不確定性的補償環節。由于沒有考慮非線性量測模型的近似偏差，這導致縱向過載控制結果中出現跟蹤偏差，無法實時完成跟蹤控制任務。如何設計一種有效應對飛行器動態模型不確定性與過載量測模型非線性的過載控制方法是飛行控制中急需解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種飛行器縱向過載控制的主動抗擾方法，以解決上述存在的一個或多個技術問題。針對飛行器動態模型不確定性與縱向過載量測模型非線下的過載控制問題，本發明提出了等價轉化多種不確定性為總和擾動并主動估計補償總和擾動的升降舵角度控制量設計方法，可有效應對飛行器動態模型不確定性與過載量測模型非線性。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明的一種飛行器縱向過載控制的主動抗擾方法，包括以下步驟：

步驟1，構建飛行器縱向過載模型；所述飛行器縱向過載模型包括狀態方程和量測方程；

步驟2，利用已知氣動力系數數據，采用最小二乘算法，將量測方程中的非線性氣動力系數表達式C_z(α)做線性近似處理，獲得表達式為：

其中，為氣動力系數近似表達式的斜率，為氣動力系數近似表達式的截距，為氣動力系數近似表達式的近似誤差；

步驟3，等價轉化飛行器縱向過載模型的狀態方程中的不確定性與量測方程中的近似偏差為總和擾動，獲得帶有總和擾動的縱向過載控制模型；

步驟4，根據步驟3獲得的帶有總和擾動的縱向過載控制模型，構建總和擾動觀測器；通過總和擾動觀測器獲得總和擾動的估計值與縱向過載變化率的估計值；

步驟5，根據步驟4獲得的總和擾動的估計值與縱向過載變化率的估計值，獲得帶有總和擾動主動補償的升降舵角度控制量；根據帶有總和擾動主動補償的升降舵角度控制量確定升降舵角度，實現主動抗擾。

本發明的進一步改進在于，步驟1中，構建的飛行器縱向過載模型表示為，