一种采用简化分数阶微分的飞行器纵向俯仰角控制方法技术

本发明专利技术是关于一种采用简化分数阶微分的飞行器纵向俯仰角控制方法，属于飞行器过载控制技术领域。其首先在飞行器上安装陀螺仪测量飞行器的俯仰角信号，再与俯仰角指令进行比较得到俯仰角误差信号。在此基础上进行非线性变换与积分，得到非线性比例信号与非线性积分信号。然后构建简化的分数阶微分器，得到俯仰角误差信号的分数阶微分的末端输出与均值输出，最终综合上述信号得到滑模面信号，由滑模面信号进一步构建滑模控制律，输送给俯仰通道舵系统，得到俯仰舵偏角指令，控制飞行器俯仰角跟踪给定指令信号从而完成控制任务。该方法的优点在于可以避免俯仰角速率的测量，同时简化分数阶微分设计使得分数阶的实现大大简化。

A control method of longitudinal pitch angle of aircraft using simplified fractional differential

【技术实现步骤摘要】
一种采用简化分数阶微分的飞行器纵向俯仰角控制方法
本专利技术涉及飞行器控制
，具体而言，涉及一种采用简化分数阶微分的飞行器纵向俯仰角控制方法。
技术介绍
微分信号的求取是工程中较为重要的环节，其主要用于为控制系统提供阻尼。传统的飞行器一般采用速率陀螺仪来直接测量姿态角的微分，该方法比较可靠，精度也比较好。但缺点在于高精度陀螺仪价格比较昂贵，故导致控制的经济成本上升，同时陀螺仪还会占住较大的空间，这对小型飞行器来说，还需要考虑其空间成本。因此，采用数字微分替代测量元器件的方法对小型低成本飞行器的控制来说是较好的选择。但传统的数字微分尽管具有成本低廉的优点，但其容易导致对噪声的微分放大的隐患。因此近年来，各种新型微分算法均得到了广泛的尝试。而分数阶微分由于具有比传统整数阶微分具有更广泛的选择范围，也具有更好的效果，因此得到了工程上的应用。但精确的分数阶微分计算比较复杂，因此基于以上背景原因，本专利技术提出一种简化的分数阶微分的飞行器姿态控制方法，其大大简化了微分信号的解算，同时又可以省去速率陀螺仪的应用，降低了控制成本，因此具有较高的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用简化分数阶微分的飞行器纵向俯仰角控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤S10，在飞行器上安装俯仰陀螺仪，测量飞行器的俯仰角。根据飞行器俯仰通道飞行任务，设置俯仰角指令信号，然后进行比较，得到俯仰角误差信号；/n步骤S20，根据所述的俯仰角误差信息，进行非线性变换得到非线性比例信号，然后再进行积分，得到误差的非线性积分信号；/n步骤S30，根据所述的俯仰角误差信息，构造简化分数阶微分器，得到俯仰角误差的分数阶简化微分信号的末端输出与均值输出；/n步骤S40，针对所述的俯仰角误差信息、非线性比例信号、非线性积分信号以及分数阶简化微分信号的末端输出与均值输出进行叠加组合，得到滑模面...

【技术特征摘要】
1.一种采用简化分数阶微分的飞行器纵向俯仰角控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S10，在飞行器上安装俯仰陀螺仪，测量飞行器的俯仰角。根据飞行器俯仰通道飞行任务，设置俯仰角指令信号，然后进行比较，得到俯仰角误差信号；
步骤S20，根据所述的俯仰角误差信息，进行非线性变换得到非线性比例信号，然后再进行积分，得到误差的非线性积分信号；
步骤S30，根据所述的俯仰角误差信息，构造简化分数阶微分器，得到俯仰角误差的分数阶简化微分信号的末端输出与均值输出；
步骤S40，针对所述的俯仰角误差信息、非线性比例信号、非线性积分信号以及分数阶简化微分信号的末端输出与均值输出进行叠加组合，得到滑模面信号；
步骤S50，根据所述的滑模面信号，通过非线性变换，设计滑模控制律，得到俯仰通道综合控制信号，输送给飞行器俯仰舵系统，实现飞行器的俯仰角指令的跟踪。


2.根据权利要求1的一种采用简化分数阶微分的飞行器纵向俯仰角控制方法，其特征在于，根据所述的俯仰角误差信息，进行非线性变换得到非线性比例信号，然后再进行积分，得到误差的非线性积分信号包括：
e＝θd-θ；



es＝∫(ef+k1se)dt；
其中θ为俯仰角信号，θd为俯仰角指令信号，e为俯仰角误差信号，ef为非线性比例信号，es为误差的非线性积分信号，ε1、k1s为常值参数信号。


3.根据权利要求1的一种采用简化分数阶微分的飞...

【专利技术属性】
技术研发人员：王瑞奇，陆巍巍，孟蕾，肖之才，闫实，吴修正，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军航空大学，
类型：发明
国别省市：山东;37