基于系绳张力和末端执行器的绳系飞行器协调控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于系绳张力和末端执行器的绳系飞行器协调控制方法，针对绳系飞行器系统的耦合非线性、未知干扰和位置约束情况下的精确跟踪控制问题，建立了绳系飞行器动力学模型，然后利用固定时间扩张状态观测器估计了未知的系绳张力和外界未知气流扰动，最后利用障碍Lyapunov方法和动态面法设计了绳系飞行器的协调控制方法。本发明专利技术能够使绳系飞行器在不违反位置约束的前提下精确地跟踪期望轨迹。迹。迹。

【技术实现步骤摘要】
基于系绳张力和末端执行器的绳系飞行器协调控制方法


[0001]本专利技术属于飞行器
，具体涉及一种绳系飞行器协调控制方法。

技术介绍

[0002]软式自主空中加油系统、拖曳式诱饵系统、绳系拖曳靶标系统在航空领域广泛应用，它们都可以抽象为一个大的主飞行器通过系绳拖曳着无前进动力的小型飞行器，这类系统被统称为绳系飞行器系统。在执行任务期间，绳系飞行器系统往往需要在复杂多变的气流扰动下，以及不违反位置约束的前提下，精确地跟踪期望轨迹。
[0003]系绳的柔性和弹性给绳系飞行器系统带来了极大的耦合非线性，并且系统所处的气流环境复杂多变，这些系统本身所具有的特性难题以及任务所要求的位置约束问题，都对控制器的设计造成了极大的困难。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于系绳张力和末端执行器的绳系飞行器协调控制方法，针对绳系飞行器系统的耦合非线性、未知干扰和位置约束情况下的精确跟踪控制问题，建立了绳系飞行器动力学模型，然后利用固定时间扩张状态观测器估计了未知的系绳张力和外界未知气流扰动，最后利本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于系绳张力和末端执行器的绳系飞行器协调控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：绳系飞行器动力学模型建立；绳系飞行器动力学方程式为：式中，x1＝[l,β
r
,α
r
]
T
；x3＝[T
n
,ψ,θ]
T
；(
·
)
T
表示向量或者矩阵(
·
)的转置；表示*对时间的微分；l为系绳和主飞行器的连接点到绳系飞行器质心的距离；β
r
、α
r
为l的方位角；ψ、θ为绳系飞行器的偏航角和俯仰角；ω
y
、ω
z
分别是绳系飞行器的转动角速度；T
n
为绳系张力；u1和u2为绳系飞行器的执行器；A2为x1和x3的相关函数；B2、A3、A4、B4为系统已知项；C2、C3、C4为系统未知项；步骤2：固定时间扩张观测器设计；由式(1)知，C2、C3、C4为系统未知项，其中C3通过控制器的鲁棒性处理；C2、C4通过设计观测器进行估计，设计如式(2)和(3)所示的固定时间扩张状态观测器对其进行估计：观测器对其进行估计：式中，为x
i
,C
i
的估计向量；的估计向量；的估计向量；a1,a2,a3,a4为正实数；κ
1,1
、κ
1,2
、κ
2,1
、κ
2,2
、κ
2,3
、κ
3,1
、κ
3,2
、κ
4,1
、κ
4,2
、κ
4,3
为对角正定矩阵；κ
23
＝diag(κ
23,1
,κ
23,2
,κ
23,3
)；κ
43
＝diag(κ
43,1
,κ
43,2
,κ
43,3
)为正实数，diag(
·
)表示对角矩阵，其中矩阵对角元素为(
·
)的元素；sig
a
(
·
)的含义为sig

【专利技术属性】
技术研发人员：黄攀峰，宋梦实，张帆，张夷斋，沈刚辉，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：