一种基于风场信息的飞行器抗干扰姿态控制系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于风场信息的飞行器抗干扰姿态控制系统和方法，包括对风干扰影响下飞行器姿态动力学建模；对风场信息的智能估计，得到风向和风速的估计值；基于风向和风速的估计值，得到飞行器受到的水平风和垂直风的估计值，从而得到风影响下的附加干扰力矩，将飞行器的姿态动力学模型分为内环和外环两个回路，基于风场信息的智能估计设计增强抗干扰控制器；最后通过稳定性分析和仿真验证表明了所公开的控制方法的有效性，实现了风干扰和参数不确定情形下，将飞行器的姿态调整到期望值的目标。的目标。的目标。

【技术实现步骤摘要】
一种基于风场信息的飞行器抗干扰姿态控制系统和方法


[0001]本专利技术属于飞行器控制
，具体涉及一种基于风场信息的飞行器抗干扰姿态控制系统和方法。

技术介绍

[0002]飞行器在飞行过程中会遇到各类不确定性的影响，飞行过程中突风和切变风是飞行器控制系统所需面对的主要不确定性之一。由于风场具有高动态、强耦合等特点，如何对抑制风场对飞行器飞行过程中姿态运动产生的干扰影响，成为较大的难题。飞行器在飞行过程中突风和切变风对飞行器稳定性影响最大，传统的飞行器控制算法无法很好地抑制其对飞行器姿态稳定性能产生的影响。因此，研究在风干扰下，飞行器如何实现快速稳定的姿态控制问题具有重要的理论和实践意义。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于风场信息的飞行器抗干扰姿态控制系统和方法，以解决现有技术中无法估计突风切变风对飞行器姿态稳定性影响的问题。
[0004]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0005]一种基于风场信息的飞行器抗干扰姿态控制方法，包括以下步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于风场信息的飞行器抗干扰姿态控制方法，其特征在于，包括以下步骤：建立飞行器的姿态动力学模型；结合风干扰产生的气动力矩估计值，对姿态动力学模型进行简化，得到面向控制的系统模型；所述面向控制的系统模型包括内环系统和外环系统；所述风干扰产生的气动力矩估计值通过风场信息的估计值获得；设定内环系统的抗干扰控制律和外环系统的抗干扰控制律；所述内环系统的抗干扰控制律由常规控制律和干扰观测值组成；所述外环系统的抗干扰控制率由常规控制律、气动力矩估计值和干扰观测值组成；所述飞行器在飞行过程中执行内环系统的抗干扰控制律和外环系统的抗干扰控制律。2.根据权利要求1所述的一种基于风场信息的飞行器抗干扰姿态控制方法，其特征在于，步骤1中，所述飞行器的姿态动力学模型为：其中，α为飞行器的攻角，β为飞行器的侧滑角；表示气动力矩系数对攻角和侧滑角的导数；δ
z
,δ
y
表示升降舵方向舵偏差；表示气动力矩系数对升降舵和方向舵偏差的导数；表示力矩系数对攻角和侧滑角的导数；ω
z
,ω
y
分别为飞行器纵向和横向的角速度；Q,S,L分别为飞行器的气动压、参考面积和参考长度；m,V分别为飞行器的质量，速度；F
z
,F
y
分别为飞行器在纵向和横向上的受力；J
z
,J
y
分别为飞行器纵向和横向上的转动惯量；fz(α,β,ω
z
,ω
y
),fy(α,β,ω
z
,ω
y
)为飞行器系统模型中的未建模部分；为飞行器受到的扰动。3.根据权利要求1所述的一种基于风场信息的飞行器抗干扰姿态控制方法，其特征在于，所述气动力矩为：其中，Q,S,l分别为飞行器的气动压、参考面积和参考长度；表示垂直方向和水平方向引起的总的附加攻角的估计值，表示垂直方向和水平方向引起的总的附加侧滑角的估计值。4.根据权利要求3所述的一种基于风场信息的飞行器抗干扰姿态控制方法，其特征在于，所述内环系统和外环系统分别为：
其中，x1(t)＝[α β]
T
,x2(t)＝[ω
z ω
y
]
T
，α为飞行器的攻角，β为飞行器的侧滑角，ω
z
,ω
y
分别为飞行器纵向和横向的角速度；ΔM代表风干扰产生的纵向和侧向附加气动力矩,f(x1(t),x2(t))是控制系统中未知的非线性函数，B为系统参数矩阵，u(t)＝[δ
z
,δ
y
]
T
为系统的控制输入信号，由飞行...

【专利技术属性】
技术研发人员：王铮，刘佳丽，郑菊红，宁昕，仲秦，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：