The invention discloses a fast adaptive sliding mode fault-tolerant control method for hypersonic vehicle, which comprises the following steps: step 1: establishing accurate feedback linearization model of hypersonic vehicle; step 2: establishing fault model of hypersonic vehicle on the basis of step 1; step 3: designing basic controller; Four: on the basis of step three, add adaptive law to design adaptive fault-tolerant controller. The fast adaptive sliding mode fault-tolerant control method of the hypersonic vehicle of the present invention can deal with the fault adaptively and complete the asymptotic tracking flight output reference command when the failure time and efficiency loss coefficient are unknown.
【技术实现步骤摘要】
一种高超声速飞行器快速自适应滑模容错控制方法
本专利技术涉及一种飞行器控制方法,具体涉及一种高超声速飞行器快速自适应滑模容错控制方法。
技术介绍
高超飞行器是形容飞行马赫数在五以上、能够于大气层或跨大气层里长期机动飞行的有翼或者无翼的一种飞行器,主要应用形式包括:高超巡航导弹、空天飞行器等。因为高超飞行器大空域与高机动的特征,加之以环境复杂多变等,这导致其的建模和控制方法的研究有很大的难点。在设计的过程中要全面地考虑多个方面的影响,在诸多文献中都指出对高超飞行器相关技术的研究是一项具有挑战性的研究任务。容错控制(FTC)是指当系统发生故障时,通过对控制器进行重构,保证故障后的系统仍然可以稳定运行。容错控制技术需要结合非线性控制、智能控制等先进控制技术来满足控制的需求。目前,针对高超声速飞行器控制设计的非线性控制方法有:反馈线性化方法、增益预置方法、自适应方法、滑模变结构方法和Backsteeping等方法。高超声速飞行器作为一种新型的先进航空航天飞行器,针对它的各种研究尚处于起步阶段,面临许多新的问题和挑战,容错控制也不例外。目前,国外针对高超声速飞行器容错控制的研究成果不是很丰富,国内学者在这方面开展的研究工作也非常有限,并且,这些结果主要是基于姿态动态系统的,由于姿态控制系统和高超声速飞行器纵向模型之间存在着差别,基于姿态控制系统的控制方法很难应用到高超声速飞行器的纵向模型上,鉴于以上考虑,有必要进一步研究高超声速飞行器纵向模型的容错控制问题。2011年,北卡罗莱州立大学的Wu针对弹性高超声速飞行器LPV故障模型,利用LMI技术设计了故障检测与隔离(( ...
【技术保护点】
1.一种高超声速飞行器快速自适应滑模容错控制方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤一:建立高超声速飞行器精确反馈线性化模型;步骤二:建立高超声速飞行器故障模型;步骤三:设计基础控制器;步骤四:在步骤三的基础上加入自适应律设计自适应容错控制器。
【技术特征摘要】
1.一种高超声速飞行器快速自适应滑模容错控制方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤一:建立高超声速飞行器精确反馈线性化模型;步骤二:建立高超声速飞行器故障模型;步骤三:设计基础控制器;步骤四:在步骤三的基础上加入自适应律设计自适应容错控制器。2.根据权利要求1所述的一种高超声速飞行器快速自适应滑模容错控制方法,其特征在于,步骤一具体为:选择作为系统状态,其中,V表示飞行器速度,h表示高度,上部一个点代表一次微分,两个点代表二次微分,依次类推,高超声速飞行器精确反馈线性化模型如下:3.根据权利要求1所述的一种高超声速飞行器快速自适应滑模容错控制方法,其特征在于,步骤二具体为:设vi(t)为第i个执行器的输入,ui(t)为第i个执行器的实际输出值,当发生部分失效故障时,建立如下的模型:ui(t)=fivi(t)其中,fi为第i个执行器的部分失效因子,带有故障的系统如下:其中,矩阵f=diag{f1,f2}中f1表示高超声速飞行器的控制输入-油门开度ηc中发生的未知的控制效益损失故障,f2表示升降舵偏转角δe中发生的未知的控制效益损失故障,并且满足0≤fi≤1,fi=0表示该执行器发生故障,完全不能工作,fi=1表示该执行器没有发生故障,假设矩阵非奇异,通过验证可知对于所建立的高超声速飞行器模型,在正常飞行包线内矩阵B是可逆的。4.根据权利要求1所述的一种高...
【专利技术属性】
技术研发人员:朱平,江驹,甄子洋,万月丰,蒋烁莹,
申请(专利权)人:南京航空航天大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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