【技术实现步骤摘要】
一种基于切换自适应算法的四旋翼飞行器故障容错控制方法
本专利技术涉及航空飞行器控制领域，具体涉及一种基于切换自适应算法的四旋翼飞行器故障容错控制方法。技术背景四旋翼飞行器工作过程中很容易发生电机故障或者输入信号故障，这些严重威胁到了其飞行安全。与此同时，四旋翼飞行器较强的机动性和大包络运动特征增加了飞行器的控制器设计的复杂性。现有技术中，文献[1]中给出了一种基于自适应控制的四旋翼飞行器故障容错方法，该方法将四旋翼飞行器非线性系统动态近似成线性系统，利用传统的模型参考自适应控制方法实现在四旋翼飞行器单一电机失效的情况下保证其一定的飞行性能，但是该方法不足之处在于单一线性系统很难准确地近似大飞行包络、强机动的四旋翼飞行器，进而无法保证大空域下良好的飞行状态；文献[2]中公开了一种处理大机动、参数未知飞行器的自适应控制方法，该方法将飞行器非线性动力学模型近似成分段仿射线性系统，并针对此类切换系统设计基于驻留时间的切换律和自适应律，实现了跟踪信号的稳定性，但是该方法不足之处在于其设计的切换律和自适应律并无法应对飞行器发生输入信
【技术保护点】
1.一种基于切换自适应算法的四旋翼飞行器故障容错控制方法，其特征在于，包括，/n步骤一、构建包含未知输入故障和未知动力学参数的四旋翼飞行器分段仿射线性系统，其中，分段表示将系统划分成多个子系统；/n步骤二、对于所述分段放射线性系统，构建参考系统，其中，参考系统中的每个参考子系统表示步骤一中对应的子系统的期望动态特性；/n步骤三、对于所述分段放射线性系统，构建状态输出反馈容错控制器，用以实时对四旋翼飞行器进行容错控制；/n步骤四、根据所述分段放射线性系统、所述参考系统、所述动态输出反馈容错控制器获取误差系统模型；/n步骤五、根据所述分段放射线性系统和所述参考系统设计基于驻留时...
【技术特征摘要】
1.一种基于切换自适应算法的四旋翼飞行器故障容错控制方法，其特征在于，包括，
步骤一、构建包含未知输入故障和未知动力学参数的四旋翼飞行器分段仿射线性系统，其中，分段表示将系统划分成多个子系统；
步骤二、对于所述分段放射线性系统，构建参考系统，其中，参考系统中的每个参考子系统表示步骤一中对应的子系统的期望动态特性；
步骤三、对于所述分段放射线性系统，构建状态输出反馈容错控制器，用以实时对四旋翼飞行器进行容错控制；
步骤四、根据所述分段放射线性系统、所述参考系统、所述动态输出反馈容错控制器获取误差系统模型；
步骤五、根据所述分段放射线性系统和所述参考系统设计基于驻留时间约束的切换信号；
步骤六、根据所述误差系统模型和所述切换信号获取所述动态输出反馈容错控制器控制参数的自适应律，以使所述动态输出反馈容错控制器保证所述分段放射线性系统对所述参考系统的渐近跟踪。
2.根据权利要求1所述一种基于切换自适应算法的四旋翼飞行器故障容错控制方法，其特征在于，步骤一的具体步骤包括，
步骤一一、建立四旋翼飞行器姿态非线性动力学系统方程；
步骤一二、将四旋翼飞行器姿态非线性动力学系统方程表示成由系统状态变量和控制器输入确定的系统方程，并将系统方程的工作空间划分成多个子空间；
步骤一三、根据每个子空间中的平衡点构造系统方程的一阶泰勒展开式，获得系统方程的近似分段仿射系统方程；
步骤一四、将故障输入信号代入所述近似分段仿射系统方程即获得包含未知输入故障和未知动力学参数的四旋翼飞行器分段仿射线性系统。
3.根据权利要求2所述一种基于切换自适应算法的四旋翼飞行器故障容错控制方法，其特征在于，步骤一二中所述系统状态变量其中，为滚转角，为滚转角速度；θ为俯仰角，为俯仰角速度；ψ为偏航角，为偏航角速度；所述控制器输入u＝[Up，Uq，Ur，Ω]；所述系统方程表示为
4.根据权利要求3所述一种基于切换自适应算法的四旋翼飞行器故障容错控制方法，其特征在于，步骤一四中获得的包含未知输入故障和未知动力学参数的四旋翼飞行器分段仿射线性系统为：
其中，x表示...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁帅，张立宪，蔡博，张瑞先，梁野，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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