固定翼无人机位置跟踪偏差约束下终端滑模控制方法技术

本发明专利技术公布了一种固定翼无人机位置跟踪偏差约束下终端滑模控制方法，用于解决固定翼无人机飞行控制系统受非线性及不确定性扰动影响导致飞行位置跟踪精度下降，以至于固定翼无人机整体系统不稳定的问题。该控制方法首先针对固定翼无人机在惯性坐标系中的运动学和三自由度动力学模型，考虑不确定性扰动，建立固定翼无人机外环位置跟踪控制模型；其次，基于预设性能函数和快速非奇异终端滑模面设计有限时间约束控制器，并利用自适应扰动观测器估计模型中的不确定性扰动以提高固定翼无人机外环约束控制精度；最后，证明整体闭环系统的稳定性。本发明专利技术用于固定翼无人机位置跟踪偏差下的终端滑模约束控制。差下的终端滑模约束控制。差下的终端滑模约束控制。

【技术实现步骤摘要】
固定翼无人机位置跟踪偏差约束下终端滑模控制方法


[0001]本专利技术涉及一种针对固定翼无人机位置跟踪偏差约束的终端滑模控制方法，属于飞行器约 束控制领域。
技术背景
[0002]智能无人系统(Intelligent unmanned system)是人工智能与无人系统相结合的产物，在近 十年得到了迅猛的发展。而无人系统作为人工智能终端将起到越来越广泛的应用，其中无人机 (UAV,Unmanned Aerial Vehicles)是一种典型的自主式无人系统，在军事领域和民用领域都 起着非常重要的作用。目前，无人机广泛用于航拍、植保、环境监测、地图测绘，以及监视和 侦察、地面打击和电子对抗等。然而，目前的无人机技术大多停留在平稳飞行阶段，只能在有 限的滚转和俯仰姿态下飞行，不能发挥无人机的机动性能。随着应用范围的拓展和军事领域的 竞争，机动飞行已经成为未来无人机技术发展的关键点。随着飞行器任务要求的提高和飞行器 自身设计的复杂，对整个控制系统提出了更高的要求。近些年，无人系统的软硬件研究得到了 快速发展，飞行控制的发展经历了经典控制、现代控制，取本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.固定翼无人机位置跟踪偏差约束下终端滑模控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一，建立固定翼无人机三自由度动力学模型；步骤二，基于预设性能函数和快速非奇异终端滑模面设计有限时间约束控制器，并利用自适应扰动观测器估计模型中的不确定性扰动以提高固定翼无人机外环约束控制精度；步骤三，将所述有限时间约束控制器的输出结果作为控制输入信号，以实现固定翼无人机位置跟踪偏差约束下的终端滑模控制。2.根据权利要求1所述的固定翼无人机位置跟踪偏差约束下终端滑模控制方法，其特征在于，所述步骤一具体包括以下过程：步骤1.1定义无人机在惯性坐标系X轴、Y轴和H轴三个方向上的位置P＝[x，y，h]
T
，建立固定翼无人机三自由度运动学模型其中，V为无人机的飞行空速，γ和χ为无人机的航迹倾斜角和航迹方位角，并建立无人机三自由度质点模型：其中，m为无人机的质量，g为重力加速度，T
e
和D
f
为发动机推力和阻力，φ为滚转角，n为载荷系数即升力与重量的比值，且gn cosφ和gn sinφ分别表示固定翼无人机的俯仰加速度和偏航加速度；D＝[d
t
，d
y
，d
p
]
T
，d
t
，d
y
，d
p
分别为模型中V、χ和γ三个参量中存在的不确定性扰动；引入无人机的伪控制量U＝[u
t
，u
y
，u
p
]
T
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)其中，伪控制量中的各元素u
t
，u
y
和u
p
与n，φ和T之间的关系分别为u
y
＝gn sinφ和u
p
＝gn cosφ；通过对(1)式求导，得到其中，旋转矩阵R为
通过把式(2)代入式(4)，得到将无人机动力学模型改写为其中G＝[0，0，
‑
g]
T
。3.根据权利要求2所述的固定翼无人机位置跟踪偏差约束下终端滑...

【专利技术属性】
技术研发人员：余自权，徐艺玮，陈复扬，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：