[发明专利]一种采用低成本倾角仪测量的无人飞行器滚转稳定方法

说明书

本发明是关于一种采用低成本倾角仪测量的无人飞行器滚转稳定方法。其首先根据飞行任务设置滚转角指令信号，并通过安装电压型低成本倾角MCA420传感器，测量飞行器的滚转角信号。通过比较滚转角信号与滚转角指令信号得到误差信号，再通过线性积分与Sigmoid非线性积分得到两路积分信号，同时构造滚转角信号的微分滞后信号，以及构造滚转通道的同步干扰观测系统，得到滚转通道的干扰实时观测信号，最终叠加误差信号、两路误差积分信号、误差微分滞后信号与干扰观测信号，形成最终的滚转舵偏角指令信号，实现无人飞行器滚转通道的稳定与控制任务。该方法的优点在于仅采用一个测角仪，从而简单经济。

技术领域

本发明涉及无人飞行器飞行控制与制导领域，具体而言，涉及一种采用低成本倾角仪测量的无人飞行器滚转稳定方法。

背景技术

飞行器的滚转通道控制，目前大部分采用的是传统的比例微分控制方法，需要采用速率陀螺仪测量飞行器的滚转角速率，同时还需要采用姿态陀螺仪测量飞行器的滚转角。这样的方式和俯仰与偏航通道的姿态稳定控制方法类似，具有很高的可靠性。但滚转通道由于对大部分飞行器来说，其动态特性较俯仰偏航通道都要简单，可以简化为一阶系统。因此针对低成本的无人飞行器，可以省去速率陀螺仪的测量，仍然能够保证系统具有很好的稳定裕度。主要原因是在于俯仰偏航通道动态特性复杂需要速率陀螺提供阻尼，但滚转通道则具有类似一阶系统的特点，稳定有余而快速性不足。基于上述原因，本发明提供一种采用低成本倾角仪测量滚转角的方法，实现飞行器滚转通道的稳定控制，具有经济节省的优点，特别适合低成本无人飞行器，同时由于积分与干扰观测器的采用使得系统具有很好的快速性。因此，本发明所提供方法具有很高的工程实用价值。

需要说明的是，在上述背景技术部分发明的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用低成本倾角仪测量的无人飞行器滚转稳定方法，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而无人飞行器滚转通道控制成本过高的问题。

根据本发明的一个方面，提供一种采用低成本倾角仪测量的无人飞行器滚转稳定方法，包括以下步骤：

步骤S10，在无人飞行器上安装电压型双轴倾角MCA420传感器，测量飞行器的滚转角；

步骤S20，根据所述的飞行器的滚转角测量装置，设计滚转角微分滞后校正器，得到飞行器滚转角微分滞后校正信号；

步骤S30，根据无人飞行器的飞行任务，设定滚转角指令信号，并与所述的滚转角测量信号进行比较，得到滚转角误差信号，再进行线性积分与Sigmoid积分，得到两类积分信号；

步骤S40，根据所述的滚转角测量信号与滚转角微分滞后信号，构建滚转通道同构观测估计器，对滚转通道的不确定性进行同步观测；

步骤S50，根据所述的滚转通道同构观测估计器，依据观测角速率误差信号构建Sigmoid误差反馈型观测控制信号与滚转通道干扰观测信号；

步骤S60，根据所述的滚转通道干扰观测信号，并与滚转角误差信号、滚转角微分滞后信号以及两路滚转角积分信号，进行线性组合与叠加，得到最终的滚转通道控制信号，同时输出给滚转通道同构观测估计器与无人飞行器滚转舵系统，实现无人飞行器的滚转角稳定与跟踪指令信号。

在本发明的一种示例实施例中，安装电压型双轴倾角MCA420传感器，测量飞行器的滚转角，设置滚转角微分滞后校正器，得到飞行器滚转角微分滞后校正信号包括：

D_γ(n+1)＝γ(n+1)-γ(n)；

e＝D_γ(n)-D_γ1(n)；