[发明专利]多构型飞行汽车的飞行控制系统、控制板卡及控制方法

权利要求书

1.一种多构型飞行汽车的飞行控制系统，其特征在于：包括自主决策系统、在线辨识神经网络算法模块、自适应反步制导控制算法模块和优先级混控器；

所述自主决策系统用于在飞行汽车执行多类飞行任务的过程中，综合用户指令和传感器数据，自主进行决策任务；所述决策任务包括飞行任务管理、飞行模式切换和应急安全管理；

所述在线辨识神经网络算法模块用于依据传感器数据，适应飞行汽车的质量和构型的变化，在线实时辨识飞行汽车的质量特性参数；

所述自适应反步制导及姿态控制算法模块用于综合质量不确定性和外界扰动对飞行汽车的影响，对质量特性参数进行修正，并使用包含质量观测器的轨迹外环自适应反步法调整制导控制参数，使用包含扰动观测器的轨迹内环自适应反步法调整姿态控制参数；

所述优先级混控器用于依据飞行汽车的电机几何特性，得到多个控制输出与电机之间的映射关系，并同时采用优先保证高度俯仰和滚转通道的安全限幅算法。

2.根据权利要求1所述的多构型飞行汽车的飞行控制系统，其特征在于：所述自主决策系统中，设有飞行安全管理系统，用于依据飞行汽车的传感器数据，判断所属的应急类型，切换至对应的应急安全标志位，并通知用户和地面控制中心，执行相应的应急安全管理措施；

所述自主决策系统中，还设有任务优先等级系统，用于按优先顺序依次执行应急安全管理、用户指令和自主飞行任务。

3.根据权利要求1所述的多构型飞行汽车的飞行控制系统，其特征在于：所述在线辨识神经网络算法模块中，采用了增长型结构算法的神经网络结构，包括质量辨识神经网络NN_mass和转动惯量辨识神经网络NN_I，分别用于在线辨识飞行汽车的质量和转动惯量；在线辨识神经网络算法模块，还用于在飞行汽车的质量或转动惯量出现一定幅度变化时，接收自主决策系统的指令，启用相应的辨识算法，得到质量或转动惯量的辨识结果。

4.根据权利要求3所述的多构型飞行汽车的飞行控制系统，其特征在于：所述自适应反步制导及姿态控制算法模块，还用于以在线辨识神经网络算法模块辨识得到的飞行汽车的质量和转动惯量，作为飞行汽车的初始质量特性，在此基础上结合质量观测器和扰动观测器，对初始质量特性进一步在线修正，调整制导参数和姿态控制参数，对位置姿态进行跟踪控制。

5.根据权利要求4所述的多构型飞行汽车的飞行控制系统，其特征在于：所述优先级混控器，还用于在自适应反步制导及姿态控制算法模块提供的调整制导参数和姿态控制参数的基础上，通过断开自动控制器或输入指定的位姿指令，实现飞行汽车的多种飞行模式切换；所述飞行模式包括：自主模式、悬停模式、定高模式、手动模式和自主起飞\降落模式。

6.一种多构型飞行汽车的飞行控制板卡，其特征在于：包括电源模块、主控模块、数字输出模块、UI模块和封装外壳，各模块之间以模块化方式互联后，设置于封装外壳内部，各模块之间还设置有电磁隔离装置；

所述电源模块用于为飞行控制板卡内部各模块所需的电能进行分配管理；

所述主控模块内置有如权利要求1至5任一项所述的多构型飞行汽车的飞行控制系统，用于对飞行汽车的位姿/状态信息进行采集，并发送相应执行信号到数字输出模块；

所述数字输出模块用于接收主控模块的执行信号，并进行信号数字化输出的稳定性调理；

所述UI模块用于为信号数字化输出提供硬件支持，UI模块包括多类接插件；

所述封装外壳采用机械结构锁紧固定方式，用于为飞行控制板卡中的各模块提供信号交换及定位固定结构。