一种采用非光滑快速滑模的无人机光电导引方法技术

本发明专利技术提供了一种采用非光滑快速滑模的光电制导无人机着舰导引方法，其通过光电导引系统的红外热像仪与激光测距仪来测量无人机的俯仰方位与距离信息并解算垂向与侧向近似偏差信号；根据无人机的俯仰偏航信号采用近似微分器，解算俯仰偏航近似微分信号与俯仰偏航非线性近似差分信号组成俯仰偏航速率偏差信号；再对比无人机自身姿态信息与导引测量信息得到俯仰偏航偏差信号；再进行非光滑符合变换，得到俯仰偏航偏差非光滑信号并综合组成俯仰偏航非光滑滑模信号，在采用自适应方法对俯仰偏航通道的未知不确定干扰进行自适应估计，并叠加滑模指数切换信号形成俯仰偏航两通道的姿态角期望指令，输送给无人机姿态控制系统实现光电导引。实现光电导引。实现光电导引。

【技术实现步骤摘要】
一种采用非光滑快速滑模的无人机光电导引方法


[0001]本专利技术涉及无人机回收与位置控制领域，具体而言，涉及一种采用光电制导方式的无人机着舰控制与导引方法。

技术介绍

[0002]随着光电技术的发展，同时由于无人机在军民两用的领域有着广泛的应用，光电辅助下的无人机着舰以及光电辅助下的无人机回收相关的导引方法引起了各国工程师以及无人机研究爱好者的广泛兴趣与关注。而无人机由于低空飞行的气动动力学精确建模的复杂性，而且本身存在着俯仰与偏航通道的严重耦合，传统的着舰控制是基于线性化解耦的方式，即俯仰通道不需要测量利用偏航通道的任何信息；偏航通道也不需要利用与测量俯仰通道的任何信息，两通道完全孤立隔绝独立设计。该方法的优势是设计简单，但本质是完全割裂了两通道之间的耦合联系，因此在耦合严重的无人机中，效果收到了严重的挑战。基于上述背景原因，本专利技术提出了一种双通道耦合的方式，进行两通道整体设计，而且两通道之间的信息互相融合、反馈组成控制律，在实验中也取得了较好的效果，也表明本专利技术具有很高的工程实用价值。
[0003]需要说明的是，在上述背景本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用非光滑快速滑模的无人机光电导引方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S10，采用舰艇上的光电导引系统的红外热像仪测量无人机的俯仰信号与方位信号，采用舰艇上的光电导引系统的激光测距仪测量无人机离着舰点的距离信息；采用速率陀螺仪测量无人机的俯仰角速率信号，记作ω1，测量无人机的偏航角速率信号，记作ω2；并根据所述的无人机离着舰点的距离信息与无人机的俯仰信号计算无人机垂向近似偏差信号；根据所述的无人机离着舰点的距离信息与无人机的方位信号计算无人机侧向近似偏差信号如下：y
a
＝rsin(θ1)；z
a
＝rsin(θ2)；其中θ1为采用光电导引系统的红外热像仪测量无人机的俯仰信号，θ2为采用光电导引系统的红外热像仪测量无人机的偏航信号，r为采用舰艇上的光电导引系统的激光测距仪测量无人机离着舰点的距离信息，y
a
为为无人机垂向近似偏差信号；z
a
为无人机侧向近似偏差信号；步骤S20，根据所述的无人机的俯仰信号，基于线性传递函数理论设计近似微分器，得到俯仰近似微分信号；再根据所述的无人机的俯仰信号，求解俯仰非线性近似差分信号；然后叠加速率陀螺仪测量的无人机的俯仰角速率信号得到俯仰速率偏差信号；然后根据俯仰角速率信号进行积分得到俯仰姿态角信号；然后叠加红外热像仪测量得到的无人机的俯仰信号，得到俯仰偏差信号；再对俯仰偏差信号进行非线性积分，得到俯仰偏差非线性积分信号；对俯仰偏差信号进行非光滑符合变换，得到俯仰偏差非光滑信号；最后采用无人机垂向近似偏差信号、无人机的俯仰角速率信号、无人机的俯仰信号、俯仰偏差非线性积分信号、俯仰偏差信号与俯仰偏差非光滑信号组成俯仰非光滑滑模信号如下：滑模信号如下：q1＝q
1a
+q
1b
+2ω1；w1＝∫ω1dt；d1＝θ1+w1；o1＝sign(d1)；s
1a
＝k1y
a
+k2ω1+k3θ1+k4s1+k5q1+k6o1；其中s为传递函数的微分算子；a3为传递函数的常值参数；q
1a
为俯仰近似微分信号；a4为常值差分时间常数；q
1b
为俯仰非线性近似差分信号；q1为俯仰速率偏差信号；w1为俯仰姿态角信号；d1为俯仰偏差信号；v1与ε2为非线性变换的常值参数；s1为俯仰偏差非线性积分信号；sign()为在正负一切换的符号函数；o1为俯仰偏差非光滑信号；k1、k2、k3、k4、k5、k6为滑模面的常值参数，s
1a
为俯仰非光滑滑模信号；步骤S30，根据所述的俯仰偏差信号，采用线性系统传递函数理论，设计二阶微分与滞
后综合滤波器，得到俯仰偏差微分滞后综合信号；并对俯仰偏差信号进行积分，得到俯仰偏差综合积分信号；然后根据所述的俯仰非光滑滑模信号，采用自适应方法，分别设计俯仰偏差干扰参数的增长速率信号与俯仰偏差微分干扰参数的增长速率信号；并通过积分分别得到俯仰偏差干扰参数与俯仰偏差微分干扰参数；最后采用俯仰非光滑滑模信号进行指数切换变换与非线性变换，得到俯仰滑模指数切换信号与俯仰滑模非线性变换信号；并叠加俯仰非光滑滑模信号与俯仰偏差干扰参数与俯仰偏差微分干扰参数以及俯仰偏差综合积分信号信号，得到无人机光电导引俯仰角期望信号，输送给无人机俯仰姿态控制系统，即可实现无人机俯仰通道的光电导引；r1＝∫d1dt；dt；dt；dt；dt；dt；dt；其中a1、a2、a5、a6为传递函数的常值参数；p1为俯仰偏差微分滞后综合信号；r1为俯仰偏差综合积分信号；为俯仰偏差干扰参...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨维松，吴华丽，张衍涛，宋婉晴，汪辉，
申请(专利权)人：普瑞时泽山东精密科技有限公司，
类型：发明
国别省市：