[發明專利]一種基于受限反步法控制的艦載機著艦固定時間軌跡跟蹤方法

在審

• 申請號: 202110356783.7
• 申請日: 2021-04-01
• 公開（公告）號: CN113110428A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 鄭澤偉;吳宇軒
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于受限反步法控制的艦載機著艦固定時間軌跡跟蹤方法，其特征在于，所述方法具體步驟如下：

步驟一建立慣性坐標系下艦載機的六自由度嚴格反饋非線性仿射模型。；

步驟二距離控制設計：給定一條期望軌跡，由位置誤差計算得到位置虛擬控制律，由虛擬控制律進一步推出控制航向角和爬升角的帶有輸出約束的虛擬輸入控制律，并使用自適應控制算法對外界干擾進行估計及補償，以此減小艦載機與參考軌跡之間的距離差。

步驟三角度控制設計：計算角度誤差，并由角度誤差計算得到角度虛擬控制律，由虛擬控制律進一步推出控制俯仰角、側滑角以及滾轉角角速度的帶有輸出約束的實際輸入控制律，并使用自適應控制算法對外界干擾進行估計及補償，以此減小艦載機與參考軌跡之間的角度差。

步驟四自動油門控制設計：計算迎角誤差，并由迎角誤差計算得到實際輸入控制律，即自動油門控制律，并使用干擾觀測器對外界干擾進行估計及補償，以減小迎角誤差。

步驟一中六自由度嚴格反饋非線性仿射模型建立過程如下：

建立慣性坐標系下艦載機六自由度模型，如附圖1所示。O_gx_gy_g是建立在地球上的慣性坐標系，O_bx_by_bz_b為建立在艦載機上的機體坐標系，O_px_py_pz_p表示航跡坐標系。在上述坐標系下艦載機嚴格反饋非線性仿射模型為

上述方程中，x₁＝[y,z]^T表示慣性坐標系中位置，x₂＝[χ,γ]^T其中χ和γ分別表示航向角和爬升角，ν＝[ν₁,ν₂]^T＝[sinμ,αcosμ]^T為虛擬控制量，x₃＝[θ,β,μ]^T其中θ、β和μ分別表示俯仰角、側滑角和滾轉角，x₄＝[p,q,r]^T其中p、q和r分別表示機體坐標系下各姿態角角速度在機體坐標系中的投影，u_act＝[δ_a,δ_e,δ_r]^T表示副翼、升降舵和方向舵的偏角，δ_p表示發動機油門控制輸入量，α為迎角，V_k表示當前艦載機的飛行速度，d_f＝[d_χ,d_γ]^T，d_m＝[d_p,d_q,d_r]^T及d_α表示由艦尾流、海浪等引起的外部未知干擾量，其大小是未知有界的，未知界表示為和且f_i(i＝1,2,3,4,α)，b_i(i＝1,2,3,4,α)參量具體表達式為：

f₄＝f₄(x₃,x₄,Q)

上式中，m為質量，σ表示安裝角，T表示當前推力，T_max表示最大推力，l表示翼展長度，ρ表示大氣密度，S表示機翼面積，L,M,N分別表示滾轉力矩、俯仰力矩和偏航力矩，Y,D,C分別表示升力、阻力和側力，I_ii(i＝x,y,z)表示艦載機的各慣性參量，系數表示δ對ε的偏導數，即δ＝Y,D,C,L,M,N，ε＝α,β,δ_a,δ_e,δ_r,p,q,r。