【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高速飞行器姿态控制与容错分配，特别是涉及一种基于预定性能的高速飞行器控制及容错分配方法。
技术介绍
1、目前，无论是在国防军事领域还是在人们的日常生活中，高速飞行器都得到了广泛应用。姿态控制分系统作为高速飞行器最重要的分系统之一，已经成为了科研人员研究的重点。可靠且高效的姿态控制和分配方法及故障后的容错恢复技术能够有效提高高速飞行器的飞行性能，保障飞行器安全完成各种飞行任务，给国家和社会带来经济效益的同时避免造成人员和财产上的损失。
2、传统的高速飞行器姿态控制方法仅能实现跟踪误差稳定，并不能对控制的过程加以约束，这就会导致尽管最终能够实现飞行器姿态的稳定控制，但控制过程可能并不能满足实际需求。过长的控制收敛时间可能影响飞行器的快速机动，不稳定的控制过程可能对飞行器安全造成隐患。同时，当前的高速飞行器通常包括多个姿控执行器，这些执行器相互耦合，传统的控制分配方法难以实现执行器快速有效的指令分配，且无法考虑故障信息，难以直接从分配角度实现容错恢复。因此，需要研究能够约束控制过程的高速飞行器姿态控制方法和能够结合故障信息同时解决执行器耦合和容错恢复问题的控制分配方法。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种基于预定性能的高速飞行器控制及容错分配方法。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、一种基于预定性能的高速飞行器控制及容错分配方法，包括：
4、根据高速飞行器的飞行信息构建高速飞
5、获取第一待设计参数，并根据所述第一待设计参数设计预设性能函数，并基于所述预设性能函数建立转换误差系统模型；
6、针对所述转换误差系统模型采用反步法设计外环控制器和内环控制器，并为补偿干扰设计自适应更新律，并通过外环控制器和内环控制器获得高速飞行器姿态控制力矩指令；
7、基于二次规划方法，根据所述高速飞行器姿态控制力矩指令和故障信息设计容错控制分配器，并对所述容错控制分配器的优化目标函数进行优化求解，得到获得高速飞行器的执行器控制指令。
8、优选地，所述高速飞行器姿态模型的表达式为：；其中，<mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>θ=</mi><msup><mrow><mo>[</mo><mrow><mi>α</mi><mi>,</mi><mi>β</mi><mi>,</mi><mi>σ</mi></mrow><mo>]</mo></mrow><mi>t</mi></msup></mstyle>为飞行器姿态角向量，、和分别表示飞行器的攻角、侧滑角和倾斜角，<mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>ω=</mi><msup><mrow><mo>[</mo><mrow><mi>p</mi><mi>,</mi><mi>q</mi><mi>,</mi><mi>r</mi></mrow><mo>]</mo></mrow><mi>t</mi></msup></mstyle>为飞行器姿态角速度向量，、和分别表示飞行器的滚转角速率、俯仰角速率和偏航角速率，为飞行器惯量矩阵，为飞行器所受三轴控制力矩，为飞行器所受外部干扰力矩，和均为矩阵，矩阵和分别为：<mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>r=</mi><mrow><mo>[</mo><mtable><mtr><mtd><mi>−</mi><mi>cos</mi><mi>α</mi><mi>tan</mi><mi>β</mi></mtd><mtd><mn>1</mn></mtd><mtd><mi>−</mi><mi>sin</mi><mi>α</mi><mi>tan</mi><mi>β</mi></mtd></mtr><mtr><mtd><mi>sin</mi><mi>α</mi></mtd><mtd><mn>0</mn></mtd><mtd><mi>−</mi><mi>cos</mi><mi>α</mi></mtd></mtr><mtr><mtd><mi>−</mi><mi>cos</mi><mi>α</mi><mi>cos</mi><mi>β</mi></mtd><mtd><mi>−</mi><mi>sin</mi><mi>β</mi></mtd><mtd><mi>−</mi><mi>sin</mi><mi>α</mi><mi>cos</mi><mi>β</mi></mtd></mtr></mtable><mo>]</mo></mrow></mstyle>；<mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>ω=</mi><本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于预定性能的高速飞行器控制及容错分配方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于预定性能的高速飞行器控制及容错分配方法，其特征在于，所述高速飞行器姿态模型的表达式为：；其中，为飞行器姿态角向量，、和分别表示飞行器的攻角、侧滑角和倾斜角，为飞行器姿态角速度向量，、和分别表示飞行器的滚转角速率、俯仰角速率和偏航角速率，为飞行器惯量矩阵，为飞行器所受三轴控制力矩，为飞行器所受外部干扰力矩，和均为矩阵，矩阵和分别为：；。
3.根据权利要求2所述的基于预定性能的高速飞行器控制及容错分配方法，其特征在于，所述预设性能函数的表达式为：；其中，为所述预设性能函数，、与分别为第一系数、第二系数和第三系数；、与的表达式为：；其中，参数、、与均为所述第一待设计参数，其中参数表示初始误差界限，参数表示性能函数变化初始方向，参数表示性能函数稳态收敛值，参数表示最长收敛时间。
4.根据权利要求3所述的基于预定性能的高速飞行器控制及容错分配方法，其特征在于，所述转换误差系统模型的表达式为：
5.根据权利要求4所述的基于预定性能的高速飞行器控制
6.根据权利要求5所述的基于预定性能的高速飞行器控制及容错分配方法，其特征在于，所述内环控制器的表达式为：
7.根据权利要求6所述的基于预定性能的高速飞行器控制及容错分配方法，其特征在于，所述优化目标函数的表达式为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于预定性能的高速飞行器控制及容错分配方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于预定性能的高速飞行器控制及容错分配方法，其特征在于，所述高速飞行器姿态模型的表达式为：；其中，为飞行器姿态角向量，、和分别表示飞行器的攻角、侧滑角和倾斜角，为飞行器姿态角速度向量，、和分别表示飞行器的滚转角速率、俯仰角速率和偏航角速率，为飞行器惯量矩阵，为飞行器所受三轴控制力矩，为飞行器所受外部干扰力矩，和均为矩阵，矩阵和分别为：；。
3.根据权利要求2所述的基于预定性能的高速飞行器控制及容错分配方法，其特征在于，所述预设性能函数的表达式为：；其中，为所述预设性能函数，、与分别为第一系数、第二系数和第三系数；、与的表...
【专利技术属性】
技术研发人员：岳晓奎，毕诚，丁一波，代洪华，宋闯，潘兴华，程进，徐骋，李娜英，魏振岩，孙军，李勰，刘传凯，李文博，黄盘兴，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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