[发明专利]一种无人机控制律设计方法、装置及可读存储介质

权利要求书

1.一种无人机控制律设计方法，其特征在于，包括：

根据无人机模型建立所述无人机的面向控制模型；

根据所述面向控制模型利用滑模算法和强化学习算法设计姿态子系统的控制器和速度子系统的控制器；

根据所述姿态子系统的控制器和所述速度子系统的控制器确定所述无人机的最终控制律，并利用所述最终控制律控制所述无人机；

所述根据无人机模型建立所述无人机的面向控制模型包括：

设定所述无人机为刚体模型，以地面坐标系为惯性坐标系建立无人机模型；

根据所述无人机的推力方向，采用预设空速动态方程建立所述无人机的空速关系；

根据所述无人机模型和所述空速关系建立所述无人机的面向控制模型；

所述根据所述无人机模型和所述空速关系建立所述无人机的面向控制模型包括：

在考虑未知外界干扰的情况下，将所述无人机模型和所述空速关系转化为中间模型；

根据所述中间模型以及预先设定的姿态跟踪误差和空速跟踪误差建立所述无人机的面向控制模型；

所述根据所述面向控制模型利用滑模算法和强化学习算法设计姿态子系统和速度子系统包括：

根据所述面向控制模型分别建立姿态积分滑模面和速度积分滑模面；

所建立的姿态积分滑模面满足：

其中，ω为无人机的角速度向量，M_a表示通过强化学习算法产生的近优控制律；

所建立的速度积分滑模面满足：

其中，A＝cosαcosβ/m，T_xa表示通过强化学习算法产生的近优控制律；

根据所述姿态积分滑模面和所述速度积分滑模面分别确定姿态滑模控制律和速度滑模控制律；

所述姿态滑模控制律满足：

k_s为自适应增益，满足如下自适应律：

k_s＝k_s0+Δk

λ(t)＝λ₀+r(t)

其中，k_s0，λ₀，r_m，为大于零的常数，0＜a＜1/l＜1，ε∈(01)，为等效控制u_eq的近似值；

所述速度滑模控制律满足：

T_xs＝-A^-1k_vssign(S_v)根据所述姿态滑模控制律和速度滑模控制律分别确定等效控制力矩和等效控制推力；

所述等效控制力矩满足：

M＝M_a+M_s

所述等效控制推力满足：

T_x＝T_xa+T_xs

根据所述等效控制力矩和等效控制推力分别确定姿态优化模型和速度优化模型；

所述姿态优化模型满足：

所述速度优化模型满足：

根据所述等效控制力矩和等效控制推力分别确定姿态优化模型和速度优化模型之后，所述设计方法还包括：

根据所述姿态优化模型和所述速度优化模型建立优化系统模型，满足：

其中，X＝[e_Θ z_Θ e_v]^T，U＝[M_a,T_xa]^T，F(X)＝[z_Θ,G_θ(z_θ),G]^T；

建立所述优化系统模型的控制性能指标，满足：

其中，为一正定对称矩阵，为一对阵正定矩阵；

根据所述控制性能指标求解所述优化系统模型，获得姿态近优控制律和速度近优控制律。

2.如权利要求1所述的无人机控制律设计方法，其特征在于，所述根据所述姿态滑模控制律和速度滑模控制律分别确定等效控制力矩和等效控制推力包括：

根据所述姿态滑模控制律和速度滑模控制律以及对应的自适应律确定等效控制力矩和等效控制推力。