[發(fā)明專利]一種復(fù)合翼無人機的自抗擾控制器及其建立方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110390918.1
• 申請日: 2021-04-12
• 公開（公告）號: CN113093809A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 夏元清;趙海龍;張金會;戴荔;孫中奇;劉坤;閆莉萍;翟弟華;郭澤華;崔冰;鄒偉東;郭前琛
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10;G05D1/08
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 代麗;郭德忠

1.一種復(fù)合翼無人機的自抗擾控制器，其特征在于，包括跟蹤微分器、擴張狀態(tài)觀測器以及系統(tǒng)控制律；

其中，跟蹤微分器用于給輸入信號安排過渡過程和提取微分；擴張狀態(tài)觀測器用于用來實時估計系統(tǒng)的擾動并實時給予補償；系統(tǒng)控制律用于提高系統(tǒng)動態(tài)性能；

其中，通過非線性權(quán)重分配提高過渡平穩(wěn)性，具體如下：

其中，α是固定翼系統(tǒng)權(quán)重，V是無人機空速，V_min是最小轉(zhuǎn)化空速，V_max是最大轉(zhuǎn)化空速，C_L為升力系數(shù)，是以空速V進(jìn)行巡航時的迎角。

2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合翼無人機的自抗擾控制器，其特征在于，所述跟蹤微分器形式如下所示：

fh＝fhan(v₁(k)-v(k),v₂(k),r,h₁)

v₁(k+1)＝v₁(k)+h₂v₂(k)

v₂(k+1)＝v₂(k)+h₂fh

其中v(k)代表輸入離散信號，fhan為最速綜合函數(shù)，v₁(k)與v₂(k)分別為跟蹤的輸入信號本身以及其導(dǎo)數(shù)，r,h₁分別代表放大因子與濾波因子，h₂代表步長因子；

最速綜合函數(shù)fhan(x₁,x₂,r,h)具體表達(dá)式如下所示：

d＝rh²,a₀＝hx₂

y＝x₁+a₀

a₂＝a₀+sign(y)(a₁-d)/2

s_y＝[sign(y+d)-sign(y-d)]/2

a＝(a₀+y-a₂)s_y+a₂

s_a＝[sign(a+d)-sign(a-d)]/2

fhan＝-r(a/d-sign(a))s_a-rsign(a)

其中，r是控制量增益，h是精度因子，x₁和x₂是要控制跟蹤的兩個相關(guān)參數(shù)，其余量均為過程量。

3.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合翼無人機的自抗擾控制器，其特征在于，所述擴張狀態(tài)觀測器為：

e＝z₁-y

其中，z₁,z₂分別表征系統(tǒng)的原有狀態(tài)；z₃為表征系統(tǒng)擴張狀態(tài)的變量，包含了系統(tǒng)模型的不確定性以及所受內(nèi)外的總體擾動；y為實際系統(tǒng)的反饋值；bu(t-τ)代表輸入到系統(tǒng)模型并考慮電機響應(yīng)延時的控制量，b是增益，u是控制量，t-τ是時間差；β₀₁,β₀₂,β₀₃分別為觀測器增益，與系統(tǒng)的采樣步長有關(guān)；是對三個狀態(tài)的誤差估計值。