[发明专利]基于预见控制的无人直升机自动着舰控制系统

权利要求书

1.基于预见控制的无人直升机自动着舰控制系统，用于生成无人直升机的控制输入量u，以保证无人直升机的飞行高度H，横向飞行位置Y，纵向飞行位置X能快速跟踪到输入的飞行参考轨迹：飞行参考高度H_c，横向飞行参考位置Y_c，纵向飞行参考位置X_c；其特征在于，该控制系统利用预见控制方法设计而成，具体包括高度控制系统、纵向控制系统、横向控制系统和航向控制系统；

所述高度控制系统的控制律如下：

式中，u_bhei为高度控制系统的输出，即为直升机的总距输入δ_c；X_hei＝[ΔH Δw]，ΔH、Δw分别为直升机的高度和垂向速度；F_H0为状态反馈系数；F_H为控制系统前馈系数；H_c为飞行参考高度；M_R为预见步数；

所述纵向控制系统的控制律如下：

式中，u_blon为纵向控制系统的输出，即为直升机的纵向周期变距输入δ_e；

X_lon＝[ΔX Δu Δθ Δq]，ΔX、Δu、Δθ、Δq分别为直升机的纵向位置、纵向速度、俯仰角和俯仰角速率；F_X0为纵向状态反馈系数；F_X为纵向控制系统前馈系数；X_c为纵向飞行参考位置，M_R为预见步数；

所述横向控制系统的控制律如下：

式中，u_blat为横向控制系统的输出，即为直升机的横向周期变距输入δ_a；

X_lat＝[ΔY Δv Δφ Δp]，ΔY、Δv、Δφ、Δp分别为直升机横向位置、横向速度、滚转角和滚转角速率；F_Y0为横向状态反馈系数；F_Y为横向控制系统前馈系数；Y_c为横向飞行参考位置；M_R为预见步数；

所述航向控制系统的控制律如下：

式中，u_bhead为航向控制系统的输出，即为直升机的尾桨距输入δ_r；X_head＝[Δψ Δr]，Δψ、Δr分别为直升机的偏航角和偏航角速率；F_ψ0为航向状态反馈系数；F_ψ为航向控制系统前馈系数；ψ_c为参考航向；M_R为预见步数。

2.如权利要求1所述无人直升机自动着舰控制系统，其特征在于，所述飞行参考轨迹考虑了甲板运动补偿信息，所述甲板运动补偿信息是基于自适应AR模型利用历史数据进行预估的，所述自适应AR模型的l步预估算法具体如下：

当l＝1时

当1＜l≤n时

式中，为甲板运动t时刻的预估值；y(t)为甲板运动历史数据；n为AR模型阶数；a_i(t)为AR模型参数，其随着历史数据的增加，按照以下自适应更新律进行更新：

A(t+1)＝K₃A(t)-K₁y(t-N+n+1)+K₂y(t+1)+K₁Y(t-N+n+1)K₂y(t+1)

式中，

K₁，K₂，K₃为更新律的更新系数，N为甲板运动历史数据取样数。