[发明专利]一种乘波体飞行器的柔性预设性能控制方法

说明书

一种乘波体飞行器的柔性预设性能控制方法，步骤为：构建乘波体飞行器的运动模型；采用神经网络对子系统的系统函数进行逼近；构建第一柔性性能函数，并基于第一柔性性能函数对速度跟踪误差进行约束包络；基于速度补偿系统对约束变换进行修正；基于修正以后的约束变换构建速度子系统运动模型的控制输入的期望值；确定速度子系统运动模型的控制输入；构建第二柔性性能函数，并基于第二柔性性能函数对高度跟踪误差进行约束包络；定义高度跟踪误差的转换误差及航迹角的参考指令；构建高度子系统运动模型的控制输入的期望值；确定高度子系统运动模型的控制输入；根据速度子系统运动模型和高度子系统运动模型对乘波体飞行器进行跟踪控制。

技术领域

本发明属于飞行器控制技术领域，尤其涉及一种执行器饱和约束乘波体飞行器的柔性预设性能控制方法。

背景技术

乘波体飞行器(Waverider Vehicle，简称WV)在临近空间进行大机动飞行，对其控制系统的动态性能与稳态精度均有着极高的要求。预设性能控制(PrescribedPerformance Control，简称PPC)方法可以保证WV的控制系统具有期望的动态性能及稳态精度，但是现有的预设性能控制方法，如申请号为2021110210608的中国发明专利申请公开的预设性能控制方法，由于约束包络为刚性约束包络，没有柔性调整能力，当存在执行器饱和约束时，跟踪误差会明显增大，而跟踪误差因增大至接近甚至越过约束包络时，就会导致控制奇异和控制系统失效。

发明内容

本发明的目的是提供一种乘波体飞行器的柔性预设性能控制方法，可以解决现有PPC方法不能处理执行器饱和约束问题的技术缺陷。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：

一种乘波体飞行器的柔性预设性能控制方法，包括以下步骤：

S1、构建乘波体飞行器的运动模型，乘波体飞行器的运动模型包括速度子系统运动模型和高度子系统运动模型；

S2、采用神经网络对速度子系统的系统函数及高度子系统的系统函数进行逼近；

S3、对速度跟踪误差构建第一柔性性能函数，并基于第一柔性性能函数对速度跟踪误差进行柔性包络约束；

S4、基于速度补偿系统对约束变换进行修正，得到修正以后的约束变换；

S5、基于修正以后的约束变换构建速度子系统运动模型的控制输入的期望值；

S6、根据速度子系统运动模型的控制输入的期望值确定速度子系统运动模型的控制输入；

S7、对高度跟踪误差构建第二柔性性能函数，并基于第二柔性性能函数对高度跟踪误差进行柔性包络约束；

S8、定义高度跟踪误差的转换误差以及航迹角的参考指令；

S9、构建高度子系统运动模型的控制输入的期望值；

S10、根据高度子系统运动模型的控制输入的期望值确定高度子系统运动模型的控制输入；

S11、根据速度子系统运动模型和高度子系统运动模型对乘波体飞行器进行跟踪控制。

如上所述的方法，可选的，所述步骤S1中，所述速度子系统运动模型为：

式中的为V关于时间t的一阶导数，V为乘波体飞行器的飞行速度，u_V为速度子系统运动模型的控制输入，/ξ_V为速度子系统的系统函数；

所述高度子系统运动模型为：

式中的为高度子系统的状态，/为高度子系统的系统函数，/u_h为高度子系统的控制输入。

如上所述的方法，可选的，所述步骤S2中，