一种采用非线性干扰观测的无人机着舰控制方法技术

本发明专利技术是关于一种采用非线性干扰观测的无人机着舰控制方法，其一方面采用下滑速度指令与速度测量值的误差生成期望攻角指令，然后与攻角测量值比较形成攻角误差信号，再构造误差子系统的结构信号，形成攻角子系统不确定性的非线性干扰观测器，对系统不确定性进行动态观测补偿，形成油门偏转角信号。另一方面，由给定常值负的俯仰角与高度误差信号合成的俯仰角指令信号，与实际俯仰角进行对比得到俯仰角误差信号，再与俯仰角速率信号对比生成俯仰角速率误差信号，并构造俯仰角速率子系统的结构信号，生成子系统干扰的动态补偿信号，组成升降舵控制信号，完成自动着舰控制。该方法的优点是能够对系统不确定进行动态补偿，从而提供自动着舰品质。

【技术实现步骤摘要】
一种采用非线性干扰观测的无人机着舰控制方法
本专利技术涉及无人机自控着舰控制领域，具体而言，涉及一种采用非线性干扰观测的无人机着舰控制方法。
技术介绍
飞行器在着舰过程中，由于甲板长度有限，导致对着舰控制的精度要求非常高。由于飞行器在运动过程中的攻角、俯仰角、速度之间的耦合铰链比较严重，引起对着舰控制的精度要求不仅仅体现在外在的高度控制精度上，而且对飞行器内在的攻角、姿态角速率、姿态角的控制都必须按照预定的期望规律进行精确控制。同时，着舰过程中存在中比较严重的风干扰、海浪起伏干扰等，具体作用在飞行器上则体现为力与力矩的干扰两大方面。上述力与力矩的干扰比较复杂，而且无法进行预先估计与准确测量，因此对干扰进行动态补偿，不失为提高着舰过程品质的一个可选可行的手段。基于上述背景原因，本专利技术提出了一种对攻角子系统与俯仰角速率子系统分别进行非线性干扰观测器设计的方法，能够对系统响应的力与力矩的不确定性进行动态估计与补偿，从而提高了无人机着舰过程的动态品质，也使得本专利技术具有很高的工程应用价值。需要说明的是，在上述
技术介绍
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【技术保护点】
1.一种采用非线性干扰观测的无人机着舰控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤S10，根据飞行任务需要，设置指数下滑期望速度信号，在无人机上安装HPS-1H型速度传感装置，测量无人机速度信号，两者进行比较生成速度误差信号，并由速度误差信号生成期望攻角信号；/n步骤S20，在无人机上安装SMV-1型攻角传感器，测量无人机攻角信号，并与攻角指令信号进行比较，得到攻角误差信号，并对攻角误差信号进行非线性变换与积分，得到非线性误差信号与其积分信号；/n步骤S30，在无人机上安装BWD-VG300型惯性测量设备，测量无人机的俯仰角速率，并根据无人机升降舵偏转角信号，以及所述的攻角误差非线性信号与非线...

【技术特征摘要】
1.一种采用非线性干扰观测的无人机着舰控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S10，根据飞行任务需要，设置指数下滑期望速度信号，在无人机上安装HPS-1H型速度传感装置，测量无人机速度信号，两者进行比较生成速度误差信号，并由速度误差信号生成期望攻角信号；
步骤S20，在无人机上安装SMV-1型攻角传感器，测量无人机攻角信号，并与攻角指令信号进行比较，得到攻角误差信号，并对攻角误差信号进行非线性变换与积分，得到非线性误差信号与其积分信号；
步骤S30，在无人机上安装BWD-VG300型惯性测量设备，测量无人机的俯仰角速率，并根据无人机升降舵偏转角信号，以及所述的攻角误差非线性信号与非线性积分信号，构造形成攻角子系统非线性干扰观测器，得到攻角子系统干扰观测估计补偿信号；
步骤S40，根据所述的攻角子系统干扰观测估计补偿信号、攻角误差信号、攻角误差非线性信号、攻角误差积分信号、攻角误差非线性积分信号与攻角子系统结构信号，进行线性叠加，得到无人机的油门偏转角信号；
步骤S50，在无人机上安装JC-KYW28A型无线电高度表，对无人机高度进行测量，并与甲板高度以及甲板运动补偿信号进行对比，得到高度误差信号，并进行非线性积分得到高度误差非线性积分信号，然后通过高度误差与积分信号生成俯仰角指令信号；
步骤S60，根据所述的俯仰角指令信号并与俯仰角测量信号进行比较得到俯仰角误差信号，并进行非线性变换得到俯仰角非线性误差信号，构建无人机俯仰角速率的期望信号，并与BWD-VG300型惯性测量设备测量的无人机俯仰角速率信号进行对比与非线性积分，得到俯仰角速率误差信号与俯仰角速率误差非线性积分信号；
步骤S70，根据所述的无人机速度测量信号，攻角测量信号，俯仰角速度测量信号与无人机油门偏角信号，构建俯仰角速度子系统结构信号，然后根据升降舵信号以及俯仰角速率期望信号的导数与俯仰角速率误差信息，构造俯仰角速率子系统的非线性干扰观测器；
步骤S80，根据所述的俯仰角速率误差信号与俯仰角速度误差非线性积分信号，俯仰角速率子系统结构信号以及俯仰角速率子系统的干扰观测估计补偿信号，构造无人机升降舵信号，实现无人机的着舰控制。


2.根据权利要求1所述的一种采用非线性干扰观测的无人机着舰控制方法，其特征在于，根据飞行任务需要，设置指数下滑期望速度信号，测量无人机速度信号，两者进行比较生成速度误差信号，并由速度误差信号生成期望攻角信号包括：



ev＝v-vd；



其中vd为无人机着舰控制的期望速度信号，v0为无人机的初始速度，vf为无人机的末段着舰速度。τ1为速度下滑快慢的时间调节参数。为指数函数，其中t为时间信号。v为无人机上安装HPS-1H型速度传感装置测量得到的无人机飞速速度，ev为速度误差信号，αd为期望攻角信号，α0为常值指令信号，kv、εi为常值参数。


3.根据权利要求1所述的一种采用非线性干扰观测的无人机着舰控制方法，其特征在于，测量无人机攻角信号并与攻角指令信号进行比较，得到攻角误差信号，并对攻角误差信号进行非线性变换与积分，得到非线性误差信号与其积分信号包括：
eα＝α-αd；






其中α为在无人机上安装SMV-1型攻角传感器测量所得的攻角信号，αd为期望攻角信号，eα为攻角误差信号，eα1为攻角误差非线性变换信号，s1为攻角误差非线性积分信号，dt表示对时间信号的积分，ε1、ε2为常值参数信号。


4.根据权利要求1所述的一种采用非线性干扰观测的无人机着舰控制方法，其特征在于，测量无人机的俯仰角速率，并根据无人机升降舵偏转角信号，构造形成攻角子系统非线性干扰观测器，得到攻角子系统干扰观测估计补偿信号包括：






δp1＝a21v+a22α+a23ωz+a24δz+a25eα1+a26s1；
其中ωz为在无人机上安装BWD-VG300型...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵红超，张友安，施建洪，曲东才，
申请(专利权)人：烟台南山学院，
类型：发明
国别省市：山东;37