[发明专利]一种采用自适应变结构的飞艇定点悬停控制方法

权利要求书

1.一种采用自适应变结构的飞艇定点悬停控制方法，其特征在于按照以下步骤进行：

步骤一：位置测量与位置误差信号的生成；

采用惯性组合导航设备测量飞艇的实时前向飞行位置，记为x，根据给定的定点悬停点x^d，得到位置误差变量e_x，e_x＝x-x^d；

步骤二：速度测量与误差微分信号的形成；

采用前向飞行速度传感器测量飞艇的前向飞行速度，记为v_x，采用前向飞行速度代替误差微分信号，即

步骤三：滑模面s₂信号的构建；

对位置误差信号采用积分算法产生积分信号Ω，其满足

选取控制参数c₁与c₂为正的常数，形成滑模面信号s₂

步骤四：将上述滑模面信号引入俯仰舵偏量设计自适应规律补偿俯仰姿态运动对定点悬停的干扰，并考虑发动机推力的饱和限制，构造自适应变结构定点悬停控制律u₂，从而实现飞艇的定点悬停；

自适应变结构定点悬停控制律u_2a设计如下：

其中u₁为飞艇俯仰舵偏角，其中k_a1、k_a2、k_a3、ε为控制器参数，其为正常数；

θ为飞艇的俯仰角；

项用于补偿飞艇俯仰姿态的变化对定点悬停带来的干扰；

设计如下：其初始值选取为Γ₄为正常数；飞艇自适应变结构定点悬停控制律u₂如下：

2.按照权利要求1所述一种采用自适应变结构的飞艇定点悬停控制方法，其特征在于：

建立飞艇俯仰通道的微分方程所建立的数学模型，近似模拟飞艇俯仰通道的特性，对参数进行实际调整；

飞艇俯仰通道的模型如下：

其中

而a₁₁,a₁₃,a₂₂,a₃₁,a₃₃由计算M矩阵的逆阵而获得，即满足

而M矩阵有飞艇的质量与转动惯量所决定，其求取方法如下：

I₃为3阶单位矩阵；

其中m为飞艇的质量，a_z为常量，m₁₁、m₃₃、m₅₅由飞艇质量分布与转动惯量所决定：

m₁₁＝k_m1M_r，m₃₃＝k_m2M_r，m₅₅＝k_m3I_y，其中

k_m1＝0.1053；k_m2＝0.8260；k_m3＝0.1256；M_r＝ρV，其中ρ为大气密度，V为飞艇的体积；

Q为动压头，其计算方法为Q＝0.5ρV_f²；V_f为飞艇的运动速度；

为飞艇的前向飞行加速度；u为艇体坐标系中飞艇的前向飞行速度；

为飞艇的垂向飞行加速度；w为艇体坐标系中飞艇的垂向飞行速度；

为飞艇的俯仰角加速度；q为飞艇的俯仰角速度；

为飞艇的俯仰角速度，θ为飞艇的俯仰角；

为发射坐标系中飞艇的前向飞行速度；x为飞艇的前向飞行距离；

为发射坐标系中飞艇的垂向飞行速度；z为飞艇的飞行高度；

k_g1与k_g2为舵效常数，为空气动力学系数；

C_X1、C_X2、C_z1、C_z2与C_z3为飞艇受力相关的空气动力系数，C_M1、C_M2、C_M3为飞艇受力矩相关的空气动力系数。