[發(fā)明專利]基于固定時間自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的直升機系統(tǒng)控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310398010.4
• 申請日: 2023-04-13
• 公開（公告）號: CN116466583A
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙志甲;吳嘉樂;蔡磊;鄒濤
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 北京八月瓜知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11543
• 代理人: 秦瑩

1.一種基于固定時間自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的直升機系統(tǒng)控制方法，其特征在于，包括：

S1、根據(jù)拉格朗日力學模型，建立在實際工程應(yīng)用中直升機系統(tǒng)的動力學模型；

S2、定義跟蹤誤差變量，設(shè)計輔助控制變量；

S3、采用徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)估計直升機系統(tǒng)中的不確定項；

S4、設(shè)計直升機系統(tǒng)的控制器和自適應(yīng)律；

S5、建立李雅普諾夫函數(shù)；

S6、通過分析李雅普諾夫函數(shù)，證明所述直升機系統(tǒng)的穩(wěn)定性；

S7、通過Matlab平臺進行仿真，分析仿真結(jié)果。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S1具體包括：

根據(jù)拉格朗日力學模型，建立在實際工程應(yīng)用中直升機系統(tǒng)的動力學模型；

其中，J_f和J_d分別是俯仰運動和偏航運動的轉(zhuǎn)動慣量，D_f和D_d是粘性摩擦系數(shù)，K_pp是俯仰螺旋槳中作用于俯仰軸上的扭矩推力增益，K_py是偏航螺旋槳中作用于俯仰軸上的扭矩推力增益，K_yp是俯仰螺旋槳中作用于偏航軸上的扭矩推力增益，K_yy是偏航螺旋槳中作用于偏航軸上的扭矩推力增益，α代表是俯仰角，β代表的是偏航角，l_v表示距離機身固定框架遠點的質(zhì)心距離，m_a表示直升機的質(zhì)量，g表示重力加速度，V_f和V_d分別表示控制俯仰和偏航運動的電機電壓輸入；

定義直升機系統(tǒng)的輸出向量為p＝[p₁,p₂]^T，其中p₁＝[α,β]^T，將所述升機系統(tǒng)的動力學模型簡化為：

y＝p₁?公式5；

其中，ΔG(p₁,p₂)和ΔH(p₁,p₂)是系統(tǒng)的不確定項，U＝[V_f,V_d]^T是控制器的輸入，y是系統(tǒng)的輸出，Q(p₁,p₂)和P(p₁,p₂)表示為：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟S2具體包括：

定義所述直升機系統(tǒng)的跟蹤誤差e₁和e₂：

e₁＝p₁-p_d?公式8；

e₂＝p₂-γ?公式9；

其中p_d是直升機系統(tǒng)的俯仰角和偏航角的期望軌跡，γ是輔助控制變量，定義為：

其中k₁₁和k₁₂是一個正的設(shè)計參數(shù)，是期望軌跡對時間的導數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟S3具體包括：

ΔG(p₁,p₂)和ΔH(p₁,p₂)是所述直升機系統(tǒng)的不確定項，再次化簡為：

其中，R使用徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來估計其中的不確定項；

R(p,U)＝Φ^*TΞ(Z)+ξ(Z)?公式12；

其中，Φ^*表示神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的理想權(quán)重，Ξ(Z)表示徑向基向量的高斯函數(shù)，Z表示神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入向量，ξ(Z)是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的近似誤差，滿足其中是一個未知的正常數(shù)；定義其中是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)重誤差，是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)估計的權(quán)重。