[发明专利]一种基于自适应动态逆的固定翼无人机着舰控制方法

权利要求书

1.一种基于自适应动态逆的固定翼无人机着舰控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)建立风扰下的无人机非线性模型，得到无人机所受力和力矩的表达式；所述无人机非线性模型包括：

a、风扰下的无人机质心动力学方程：

上式中，V_k,α_k,β_k分别表示无人机的航迹速度、航迹迎角和航迹侧滑角，m为无人机的质量，g表示重力加速度，α,β分别表示无人机的迎角和侧滑角，φ,θ分别表示无人机滚转角和俯仰角，p,q,r分别表示无人机的滚转、俯仰和偏航角速率，L,D,Y,T分别表示无人机所受的升力、阻力、侧力和推力；

b、绕质心转动的动力学方程：

上式中，c₁～c₉表示无人机的转动惯量系数，M,N分别为无人机所受的滚转力矩、俯仰力矩和偏航力矩；

c、绕质心转动的运动学方程：

上式中，ψ为无人机的偏航角；

d、无人机的运动学方程：

上式中，x_u,y_u,h_u表示无人机在地面坐标系下的位置，γ和分别表示无人机的航迹倾斜角和航迹方位角；

(2)根据无人机的内回路微分方程，基于自适应动态逆方法设计内回路控制律；

(3)基于非线性动态逆方法设计航迹角回路控制律；

(4)设计无人机着舰的理想相对轨迹线，所述理想相对轨迹线依次包括平飞段、圆弧过渡段、直线下滑段和末端引导段；

(5)基于非线性动态逆方法设计相对轨迹回路控制律；

(6)根据理想着舰点的预估值对末端引导段的航迹倾斜角指令进行修正。

2.根据权利要求1所述基于自适应动态逆的固定翼无人机着舰控制方法，其特征在于，步骤(2)的具体过程如下：

(201)将内回路的微分方程表示为如下仿射非线性系统的形式：

上式中，x₁＝[p q α_k β]^T表示内回路的状态变量，u₁＝[δ_a δ_e δ_t δ_r]^T表示内回路的输入变量，δ_a,δ_e,δ_t,δ_r分别表示副翼舵偏、升降舵舵偏、油门开度和方向舵舵偏，上标T表示转置，x表示无人机所有的状态变量，E₁＝diag(1,1,V_kcosβ_k,V_k)为可逆对角阵，M₁(x),N(x),R(x)和M₂为已知的矩阵，和η为未知的常数矩阵，d_w＝[d_wα d_wβ]^T表示未知的扰动；

(202)根据步骤(201)中的仿射非线性系统，得到内回路自适应动态逆控制律：

上式中，v₁为内回路的辅助控制输入，v₁＝A₁(x₁-x_1c)，x_1c＝[p_c q_c α_c β_c]^T为x₁＝[p qα_k β]^T对应的指令信号，A₁＝diag(-ω_p,-ω_q,-ω_α,-ω_β)，ω_p,ω_q,ω_α,ω_β分别表示各个回路的带宽，和分别表示对η,和d_w的估计；

(203)建立和的自适应律：

上式中，分别为相应的自适应速率，方阵P＝P^T＞0且满足如下代数Lyapunov方程：

PA₁+A₁^TP＝-Q

其中，方阵Q＝Q^T＞0。