[發明專利]一種采用自適應觀測的無人飛行器攻角跟蹤方法

在審

• 申請號: 202310275193.0
• 申請日: 2023-03-17
• 公開（公告）號: CN116048128A
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 雷軍委;王宏;于晶;張建秀;王玲玲;李恒
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍航空大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 北京達友眾邦知識產權代理事務所(普通合伙) 11904
• 代理人: 宋佳偉

本發明提供了一種采用自適應觀測的方法來實現飛行器攻角精準高動態跟蹤的方法，首先分別建立攻角與力以及攻角與角速率觀測并級非線性網絡，然后再建立攻角觀測器與俯仰角速率觀測器，并由觀測誤差驅動并將非線性網絡權值參數的自適應收斂；同時由觀測誤差設計超前校正網絡，得到觀測誤差校正信號，并與觀測積分信號以及觀測誤差非線性信號組成滑模信號，從而實現觀測器的滑?？刂?；同時根據飛行任務設定的攻角期望值與攻角觀測值進行比較得到攻角誤差，然后采用反演設計方式，根據觀測并級非線性網絡的輸出信號與誤差校正信號與誤差積分信號解算出飛行器舵偏角信號，從而實現飛行器攻角的高精度高動態性能控制。

技術領域

本發明涉及飛行器控制領域，具體而言，涉及一種采用自適應觀測的無人飛行器攻角跟蹤方法。

背景技術

由于攻角是飛行器俯仰通道力與力矩的根源，其一旦發散，也是飛行器俯仰通道不穩定的最主要的誘因。因此攻角跟蹤與穩定，對飛行器的控制來說有著至關重要的意義，同時攻角跟蹤能力也和飛行器各個階段的控制任務完成的質量息息相關。傳統的飛行器攻角跟蹤在采用反演控制進行設計時，如果模型精確已知，則控制效果較好。但實際情況是由于飛行器高速運動是空氣動力學的復雜特性，導致很多啟動參數盡管通過風洞試驗，仍然難以保證其精準線，有的誤差范圍甚至不可避免的超過20％；而且還有很多建模時沒有考慮的因素，導致整個反演控制，尤其是多級串聯系統的反演控制，其微分以及系統不確定性帶來的誤差被多次放大，也導致整個反演控制的參數調節選取非常困難?；谏鲜霰尘霸?，本發明提出一種采用自適應觀測的方式，對飛行器的動力學主要特性進行自適應觀測，同時通過觀測控制量來保證整個觀測器的穩定跟蹤；再對結構完全已知的觀測器系統進行攻角跟蹤的反演設計，從而間接實現飛行器的攻角跟蹤，從而也使得本發明具有很好的攻角跟蹤與控制的動態性能，也使得本發明具有很高的工程實用價值。

需要說明的是，在上述背景技術部分發明的信息僅用于加強對本發明的背景的理解，因此可以包括不構成對本領域普通技術人員已知的現有技術的信息。

發明內容

本發明的目的在于提供一種采用自適應觀測的無人飛行器攻角跟蹤方法，進而克服了由于相關技術缺陷導致的飛行器攻角控制動態性能不高的問題。

根據本發明的一個方面，提供一種采用自適應觀測的無人飛行器攻角跟蹤方法動，包括以下五個步驟：

步驟S10，設置攻角觀測器的攻角觀測信號初始值為0，將飛行器舵系統的舵偏角信號引入攻角觀測器系統，并設置攻角觀測控制器信號初始值為0，根據攻角觀測信號，建立攻角與力觀測并級非線性網絡，并設置攻角與力觀測網絡的權值初始值為常值，得到攻角與力觀測并級非線性網絡輸出信號，并疊加俯仰角速率觀測信號以及攻角觀測控制器信號與舵偏角信號得到攻角速率觀測信號；然后進行積分得到攻角觀測信號；設置俯仰角速率觀測器的俯仰觀測信號初始值為0，將飛行器舵系統的舵偏角信號引入俯仰角速率觀測器系統，并設置俯仰角速率觀測控制器信號初始值為0，根據攻角觀測信號，建立攻角與角速率觀測并級非線性網絡，并設置攻角與角速率觀測網絡的權值初始值為常值，得到攻角與角速率觀測并級非線性網絡輸出信號，然后疊加俯仰角速率觀測信號、攻角觀測信號以及俯仰角速率觀測控制器信號與舵偏角信號得到俯仰角加速度觀測信號；然后進行積分得到俯仰角速率觀測信號。

步驟S20，安裝攻角傳感器，測量飛行器攻角信號，并與所述的攻角觀測信號進行比較，得到攻角觀測誤差信號；然后進行積分，得到攻角觀測誤差積分信號；再建立超前校正網絡，得到攻角觀測誤差超前校正信號；然后根據所述的攻角觀測誤差信號與攻角觀測信號，分別解算攻角與力觀測網絡的第一個權值更新速率信號、第二個權值更新速率信號、第三個權值更新速率信號、第四個權值更新速率信號、第五個權值更新速率信號，再進行積分，依次得到攻角與力觀測網絡的第一個權值信號、第二個權值信號、第三個權值信號、第四個權值信號與第五個權值信號。