[发明专利]一种高超声速飞行器快速自适应滑模容错控制方法

权利要求书

1.一种高超声速飞行器快速自适应滑模容错控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：建立高超声速飞行器精确反馈线性化模型；

步骤二：建立高超声速飞行器故障模型；

步骤三：设计基础控制器；

步骤四：在步骤三的基础上加入自适应律设计自适应容错控制器；

步骤一具体为：选择作为系统状态，其中，V表示飞行器速度，h表示高度，上部一个点代表一次微分，两个点代表二次微分，依次类推，

高超声速飞行器精确反馈线性化模型如下：

步骤二具体为：

设v_i(t)为第i个执行器的输入，u_i(t)为第i个执行器的实际输出值，当发生部分失效故障时，建立如下的模型：

u_i(t)＝f_iv_i(t)

其中，f_i为第i个执行器的部分失效因子，

带有故障的系统如下：

其中，矩阵f＝diag{f₁,f₂}中f₁表示高超声速飞行器的控制输入-油门开度η_c中发生的未知的控制效益损失故障，f₂表示升降舵偏转角δ_e中发生的未知的控制效益损失故障，并且满足0≤f_i≤1，f_i＝0表示该执行器发生故障，完全不能工作，f_i＝1表示该执行器没有发生故障，假设矩阵非奇异，通过验证可知对于所建立的高超声速飞行器模型，在正常飞行包线内矩阵B是可逆的；

步骤三具体为：

定义指令跟踪误差为：

e_V,e_h分别表示实际的速度和指令信号速度的差值，与实际的高度和指令信号高度的差值，V_ref和h_ref分别为指令信号速度，指令信号高度，根据系统的结构，定义积分滑模面如下：

其中λ_V和λ_h为正数，决定滑模运动的性能；C_V和C_h为常数，滑模面的初值S_V(0)＝0，S_h(0)＝0，

对滑模面求导并将线性化后的模型代入可得，

设计快速双幂次趋近律的滑模控制器，

其中，k_V1,k_V2,k_V3,k_h1,k_h2,k_h3为需要设计的控制器参数，均大于0，依照不同的情况设计合适的参数，α_V,α_h＞1；0＜β_V,β_h＜1，α_V,α_h，β_V,β_h均为需要设计的控制器参数，α_V,α_h＞1；0＜β_V,β_h＜1，sign(S_V),sign(S_h)为符号函数；

步骤四具体为：在步骤三滑模控制器的基础上添加自适应算法估计故障的值，令其中i＝1,2，控制律设计如下：

其中λ_V和λ_h为控制器参数，为正数，决定滑模运动的性能，e_V,e_h分别表示实际的速度和指令信号速度的差值，与实际的高度和指令信号高度的差值，S_V,S_h分别表示设定的速度滑模面和高度滑模面，自适应律为：

其中，ε₁,ε₂为需要设计的自适应参数，是θ₁,θ₂的估计值，自适应律的初值为正数。