基于滑模控制的飞行控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于滑模控制的飞行器控制方法，其用于集总干扰值存在上限的飞行扰动控制。该飞行控制方法包括：建立干扰系数与滑模面的关联函数；将所述干扰系数引入至滑模控制的控制律函数，以及根据所述控制率函数控制飞行器飞行。该飞行控制方法通过使干扰系数与控制变量相关联，从而使扰动量更接近飞行器的真实飞行状态，进而提高飞行器的控制精度。

Flight control method based on sliding mode control

The invention discloses an aircraft control method based on sliding mode control, which is used for flight disturbance control with upper limit of lumped interference value. The flight control method includes the establishment of the correlation function of the interference coefficient and the sliding surface; the interference coefficients are introduced to the control law function of the sliding mode control, and the flight of the aircraft is controlled according to the control rate function. The flight control method associates the interference coefficient with the control variables, thus making the disturbance closer to the real flight state of the aircraft, and thus improving the control precision of the aircraft.

【技术实现步骤摘要】
基于滑模控制的飞行控制方法
本专利技术涉及飞行器控制
，具体涉及一种基于滑模控制的飞行器控制方法。
技术介绍
飞行器的飞行控制是飞行器的核心技术之一。飞行器在空间的运动是非常复杂的，为了使飞行器的控制得以简化，通常情况下，可以将飞行器在空间的飞行姿态划分为俯仰、滚动和偏航。从而通过对飞行器的飞行角度进行控制，实现飞行器的飞行姿态的控制。滑模控制也被称为变结构控制，属于一种特殊的非线性控制。与其它控制方式不同，这种控制策略的系统结构并不固定，而是可以在动态过程中，根据系统的当前状态有目的的不断变化，迫使系统按照预定滑动模态的状态轨迹运动。由于滑动模态可以进行设计且与对象参数及扰动无关，这就使滑动控制具有快速响应、对应参数变化及扰动不灵敏、无需系统在线辨识、物理实现简单等优点。然而，对于飞行控制中的有界干扰而言，在实际的工程设计中，常常会对集总干扰进行大幅度简化。即通过令与系统状态有关的项的干扰系数为零，从而可以将集总干扰简化到与系统状态无关。这种简化的飞行控制方式常常会带来飞行器的控制精度下降，飞行器的自适应能力减弱等问题。
技术实现思路
针对飞行器的飞行控制技术中的上述技术问题，本专利技术提出一种基于滑模控制的飞行控制方法。该飞行控制方法通过使干扰系数与控制变量相关联，从而使扰动量更接近飞行器的真实飞行状态，进而提高飞行器的控制精度。本专利技术的一个方面提供了一种基于滑模控制的飞行器控制方法，其用于集总干扰值存在上限的飞行扰动控制。该飞行控制方法包括：建立干扰系数与滑模面的关联函数；将所述干扰系数引入至滑模控制的控制律函数，以及根据所述控制率函数控制飞行器飞行。在一个实施例中，所述干扰系数包括第一干扰系数、第二干扰系数和第三干扰系数；集总干扰的上限值为由所述第一干扰系数导致的第一干扰量、所述第二干扰系数导致的第二干扰量以及所述第三干扰系数导致的第三干扰量之和；并且在所述集总干扰中，所述第一干扰量与系统状态无关，所述第二干扰量和所述第三干扰量与系统状态有关。在一个实施例中，所述第二干扰量为控制变量的一次函数，且所述第三干扰量为控制变量的二次函数。在一个实施例中，所述第二干扰量2＝d1||x||，所述第三干扰量3＝d2||x||2；其中d1为第二干扰系数，d2为第三干扰系数。在一个实施例中，集总干扰满足：||Δ||≤d0+d1||x||+d2||x||2；其中d0为第一干扰系数。在一个实施例中，所述第一干扰系数d0、所述第二干扰系数d1和所述第三干扰系数d2与滑模控制变量s满足如下条件：其中d0，d1，d2，均为常数，且满足：且c0，p0，c1，p1，c2，p2均为常数。在一个实施例中，所述控制律函数为：其中且u为控制律，x是被控对象的状态集合，s是针对被控对象选取的滑模面，f0,g0是系统的标称值，Δ称为集总干扰，k是自适应参数，而v*是与干扰系数有关辅助控制量。在一个实施例中，所述辅助控制量v*满足如下条件：其中α为正常数。在一个实施例中，例如本专利技术的实施例的飞行器控制方法，通过使干扰系数与飞行控制变量相关联，可以提高飞行器的飞行控制精度。在阅读具体实施方式并且在查看附图之后，本领域的技术人员将认识到另外的特征和优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是根据本专利技术实施例的飞行控制方法流程图。具体实施方式下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。诸如“下面”、“下方”、“在…下”、“低”、“上方”、“在…上”、“高”等的空间关系术语用于使描述方便，以解释一个元件相对于第二元件的定位，表示除了与图中示出的那些取向不同的取向以外，这些术语旨在涵盖器件的不同取向。另外，例如“一个元件在另一个元件上/下”可以表示两个元件直接接触，也可以表示两个元件之间还具有其他元件。此外，诸如“第一”、“第二”等的术语也用于描述各个元件、区、部分等，并且不应被当作限制。类似的术语在描述通篇中表示类似的元件。在飞行器的飞行控制领域，一般仿射非线性系统形式为：在考虑各种扰动的情况下，可以认为有f＝f0+Δf，g＝g0+Δg，其中的f0,g0是系统的标称值，而Δf,Δg是系统的扰动或者不确定性项，所以系统的状态方程(1)可以变为：如果令Δ＝Δf(x)+Δg(u)u，那么有以下常用形式：此时的Δ称为集总干扰，一般的控制律设计都是基于此形式展开。假设1系统状态方程(1)中的g0(u)是可逆的，即存在逆函数假设2集总干扰Δ是有界的，且满足如下形式：||Δ||≤d0+d1||x||+d2||x||2(4)在式子(4)中，如果令d1＝0,d2＝0，那么式(4)变为通常使用的干扰有界形式，即认为干扰项与系统状态无关。集总干扰不等式(4)代表的干扰约束形式更为一般，且符合飞行器受扰动时的一般情况。如果采用通常的常值界限的形式，即||Δ||≤d，那么其实是隐含着d0+d1||x||+d2||x||2≤d。这样的话，如果在设计飞行控制律时单独考虑d0,d1,d2，那么设计出来的控制律会减小了保守性(比如针对滑模控制)，也就是会使飞行器的飞行控制精度及自适应性下降，从而不利于飞行器飞行的精确控制。通常情况下，集总干扰不等式(4)将控制输入的不确定性Δg(u)u考虑在d0当中。工程实际中，干扰上界往往是未知的且无法给出的，通过自适应的方法对其进行估计，进而将估计值补偿进滑模控制中，可以使得控制律适应性更强。本专利技术的一个方面提供了一种基于滑模控制的飞行器控制方法，其用于集总干扰值存在上限的飞行扰动控制。该飞行控制方法包括：建立干扰系数与滑模面的关联函数；将所述干扰系数引入至滑模控制的控制律函数，以及根据所述控制率函数控制飞行器飞行。本专利技术的飞行器控制方法，通过将干扰系数与滑模面相关联，并将干扰系数引入滑模控制的控制律函数，使控制律的适应性更强，从而提高了飞行器的飞行控制精度与可靠性。在一个实施例中，所述干扰系数包括第一干扰系数、第二干扰系数和第三干扰系数。集总干扰的上限值为由所述第一干扰系数导致的第一干扰量、所述第二干扰系数导致的第二干扰量以及所述第三干扰系数导致的第三干扰量之和。在所述集总干扰中，所述第一干扰量与系统状态无关，所述第二干扰量和所述第三干扰量与系统状态有关。例如，第一干扰量可以等于第一干扰系数。第二干扰量随着系统的控制变量的增加而增大。同样，第三干扰量随着系统的控制变量的增加而增大。例如，第二干扰量随控制变量增加的增大速度可以小于第三干扰量随控制变量的增大速度。需要说明的是，由于飞行器的扰动可以向两个方向发生，因此第一干扰量、第二干扰量和第三干扰量应该同正或同负。在该实施例中，例如，所述第二干扰量为控制变量的一次函数，且所述第三干扰量为控制变量的二次函数。在该实施例中，例如，所述第二干扰量2＝d1||x||，所述第三干扰量3＝d2||x||2；其中d1为第二干扰系数，d2为第三干扰系数。即集总干扰满足：||Δ||≤d0+d1||x||+d2||x||2；其中d0为第一干扰系数。在一个实施例中，所述第一干本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于滑模控制的飞行器控制方法，其用于集总干扰值存在上限的飞行扰动控制，其特征在于，包括：建立干扰系数与滑模面的关联函数；将所述干扰系数引入至滑模控制的控制律函数；以及根据所述控制率函数控制飞行器飞行。

【技术特征摘要】
1.一种基于滑模控制的飞行器控制方法，其用于集总干扰值存在上限的飞行扰动控制，其特征在于，包括：建立干扰系数与滑模面的关联函数；将所述干扰系数引入至滑模控制的控制律函数；以及根据所述控制率函数控制飞行器飞行。2.根据权利要求1所述的飞行器控制方法，其特征在于，所述干扰系数包括第一干扰系数、第二干扰系数和第三干扰系数；集总干扰的上限值为由所述第一干扰系数导致的第一干扰量、所述第二干扰系数导致的第二干扰量以及所述第三干扰系数导致的第三干扰量之和；并且在所述集总干扰中，所述第一干扰量与系统状态无关，所述第二干扰量和所述第三干扰量与系统状态有关。3.根据权利要求2所述的飞行器控制方法，其特征在于，所述第二干扰量为控制变量的一次函数，且所述第三干扰量为控制变量的二次函数。4.根据权利要求3所述的飞行器控制方法，其特征在于，所述第二干扰量2＝d1||x||，所述第三干扰量3＝d2||x||2；其中d1为第二干扰系数，d2为第三干...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈曙光，
申请(专利权)人：北京蓝箭空间科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11