[发明专利]抑制控制输入饱和的飞行控制方法

说明书

本发明公开了一种抑制控制输入饱和的飞行控制方法，包括抑制气动舵饱和的非线性控制方法和抑制发动机转速饱和的非线性控制方法；所述抑制气动舵饱和的非线性控制方法以实际偏舵量与偏舵指令的差作为补偿系统的输入，再用补偿系统的输出的舵饱和补偿信号对虚拟控制指令进行修正；所述抑制发动机转速饱和的非线性控制方法以实际推力与推力虚拟指令的差作为转速饱和补偿系统的输入，并利用转速饱和补偿系统的补偿信号的积分量对推力虚拟指令进行修正。本发明利用飞行器非线性动力学模型，设计相应的补偿信号对控制输入饱和进行抑制，帮助系统在短时间内脱离饱和，恢复到正常控制。

技术领域

本发明涉及飞行器控制方法，尤其涉及一种抑制控制输入饱和的飞行控制方法。

背景技术

飞行器在大机动飞行时，气动特性发生较大变化，操纵面可能出现饱和。在加速的过程中，发动机转速指令会超过发动机的最大转速限制，出现饱和。控制输入饱和会使得闭环系统响应变坏，甚至引起系统不稳定，在飞行控制系统设计中需要采取相应措施加以抑制。目前，关于抑制控制输入饱和的控制方法较少，特别是非线性控制方法就更为少见。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种抑制控制输入饱和的飞行控制方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种抑制控制输入饱和的飞行控制方法，包括抑制气动舵饱和的非线性控制方法和抑制发动机转速饱和的非线性控制方法；

所述抑制气动舵饱和的非线性控制方法为采用反步递推的方法，逐级设计航迹倾斜角虚拟控制指令、迎角虚拟控制指令和仰俯角速度虚拟控制指令，利用RBF网络分别对航迹倾斜角、迎角和俯仰角速度的微分方程中的不确定项进行逼近，并以实际偏舵量与偏舵指令的差作为补偿系统的输入，再利用补偿系统的输出的舵饱和补偿信号对虚拟控制指令进行修正；

所述抑制发动机转速饱和的非线性控制方法为基于飞行速度的微分方程设计推力虚拟指令，利用RBF网络对飞行速度微分方程中的不确定项进行逼近，以实际推力与推力虚拟指令的差作为转速饱和补偿系统的输入，并利用转速饱和补偿系统的补偿信号的积分量对推力虚拟指令进行修正。

具体地，所述抑制气动舵饱和的非线性控制方法包括以下步骤：

(1)建立包含航迹倾斜角、迎角和俯仰角速度的反馈非线性系统：

式中：γ为航迹倾斜角，α为迎角，q为俯仰角速度；

f_γ0(x)、g_γ0(x)、f_α0(x)、f_q0(x)和g_q0(x)为已知系统参数，Δ_γ(x)、Δ_α(x)和Δ_q(x)为系统不确定项；

(2)使用RBF网络w_γh_γ、w_αh_α、w_qh_q分别对不确定项Δ_γ(x)、Δ_α(x)、Δ_q(x)进行逼近；

其中：w_γ、w_α、w_q为RBF网络权值，h_γ、h_α、h_q为高斯基函数向量。

(3)定义航迹倾斜角、迎角和俯仰角速度的变量跟踪误差：