一种无人直升机的模糊自适应弹性控制方法技术

本发明专利技术公开了一种无人直升机的模糊自适应弹性控制方法。首先，针对无人直升机的MIMO非线性系统，采用T‑S模糊系统估计未建模动态；然后，采用间接自适应控制，设计参数自适应律在线调节模糊辨识参数，使估计值不断逼近实际值；最后，基于设计出的参数自适应律，设计自适应弹性控制器，使系统所有信号一致有界，并使实际输出渐进跟踪期望输出。本发明专利技术在控制器设计时充分考虑控制器的摄动，并与自适应控制和T‑S模糊控制相结合，设计出能使闭环系统稳定的模糊自适应弹性控制器。

A fuzzy adaptive elastic control method for Unmanned Helicopter

【技术实现步骤摘要】
一种无人直升机的模糊自适应弹性控制方法
本专利技术属于无人直升机领域，特别涉及了一种无人直升机自适应控制方法。
技术介绍
无人直升机是高阶、强耦合性的非线性系统，并且系统模型参数变化剧烈，这大大增加了系统建模和飞行控制的难度。另外，飞行过程中存在许多不确定因素和外界干扰，传统的控制方法难以满足无人直升机在复杂环境下不断提高的飞行控制要求。T-S模糊方法是复杂非线性系统实现模糊建模的有效工具，同时其理论也是一类非线性模糊智能控制方法的基础，自提出以来取得不少研究成果。为此，可考虑在这些研究成果的基础上实现对无人直升机的非线性控制。由于模型参数变化剧烈，控制器的效果会受到影响。自适应控制可以根据系统实际情况自我调整控制器的参数，以达到系统的性能要求。因此，可考虑通过自适应控制来在线调节未知参数，使参数的估计值不断逼近实际值。但是，无人直升机的模型参数形式是未知的，没办法直接通过自适应律来在线调节。基于T-S模糊方法的智能性，可以考虑模糊自适应控制。针对控制器的摄动，JiangChangShen为空天飞行器设计了弹性控制器，取得了满意本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人直升机的模糊自适应弹性控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)针对无人直升机的MIMO非线性系统，采用T-S模糊系统估计未建模动态；/n(2)采用间接自适应控制，设计参数自适应律在线调节由步骤(1)得到的模糊辨识参数，使估计值不断逼近实际值；/n(3)基于步骤(2)设计出的参数自适应律，设计自适应弹性控制器，使系统所有信号一致有界，并使实际输出渐进跟踪期望输出。/n

【技术特征摘要】
1.一种无人直升机的模糊自适应弹性控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)针对无人直升机的MIMO非线性系统，采用T-S模糊系统估计未建模动态；
(2)采用间接自适应控制，设计参数自适应律在线调节由步骤(1)得到的模糊辨识参数，使估计值不断逼近实际值；
(3)基于步骤(2)设计出的参数自适应律，设计自适应弹性控制器，使系统所有信号一致有界，并使实际输出渐进跟踪期望输出。


2.根据权利要求1所述无人直升机的模糊自适应弹性控制方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述MIMO非线性系统如下：



y1＝h1(x)



ym＝hm(x)
上式中，表示系统的状态向量，表示系统的输入向量，表示系统输出向量，和分别表示n维和m维解空间，上标T表示转置，f,gi,hi均为连续光滑函数，下标i＝1,2,…,m；定义广义相对度向量d＝[d1,d2,…dm]T，其中di表示至少有一个输入出现在表达式中的最小整数，表述输出yi的di阶导数，其表达式如下：



上式中，表示函数hi基于函数f的di阶李导数，表示函数hi基于函数f的di-1阶李导数，uj表示第j个输入，表示基于函数gi的1阶李导数，并且至少有一个


3.根据权利要求2所述无人直升机的模糊自适应弹性控制方法，其特征在于，在步骤(1)中，采用T-S模糊系统估计未建模动态的过程如下：
定义则：



上式中，和是系统已知有界动态或已知有界的时变参量，t表示时间，αi(x),βij(x)是系统未建模动态，将上式展开：



上式中，向量Y(t)的维数等于输入向量U的维数，即矩阵B(x,t)为方阵，并且矩阵B(x,t)非奇异，即对于所有的x∈Sx,t≥0，其逆矩阵B-1(x,t)存在且范数有界，其中为系统的状态空间；定义矩阵矩阵是矩阵B(x,t)的模糊逼近矩阵，且对所有的x∈Sx和t≥0，存在且有界；
采用T-S模糊系统对未建模动态建模，未建模动态αi(x)和βij(x)的估计函数表示如下：






上式中，和是自适应需要调整的参数，以使模糊系统更加逼近实际系统，且和为紧密集合；并且...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉惠，沈艺，陈谋，吴庆宪，侯思远，李云鑫，徐超，
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