[发明专利]一种高海况有限舵面条件下串行干扰快速抑制方法

权利要求书

1.一种高海况有限舵面条件下串行干扰快速抑制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：建立高海况水面垂直发射无人机系统有限舵面条件下的舵面、翼面和螺旋桨干扰模型；

步骤2：基于步骤1建立的干扰模型，采用自抗扰控制，选择积分串联型为系统的标准型，有限舵面条件下的舵面、翼面和螺旋桨干扰中的总扰动定义为系统的一个扩张的状态，采用扩张状态观测器对扩张状态进行在线估计，并利用该估计值实时抵消扰动。

2.根据权利要求1所述一种高海况有限舵面条件下串行干扰快速抑制方法，其特征在于：步骤1中建立干扰模型的过程为：

步骤1.1：采用三维设计软件建立高海况有限舵面条件下垂直发射无人机在舵面、翼面和螺旋桨从紧闭到完全展开过程中不同瞬态构型下的三维模型；

步骤1.2：在网格划分软件中对步骤1.1得到的不同瞬态构型下的三维模型进行结构网格划分；

步骤1.3：将网格文件导入至计算流体力学软件中，设置分析计算的初始条件及远场边界条件，计算收敛后，得到高海况有限舵面条件下垂直发射无人机在不同瞬态构型下所受的气动力和力矩矢量；

步骤1.4：对步骤1.3得到的不同瞬态构型下的数据进行整合分析，得到高海况有限舵面条件下垂直发射无人机在不同瞬态构型下的气动力和力矩系数，以及不同瞬态构型对应的气动压心位置；最后综合得到高海况有限舵面条件下垂直发射无人机气动数据与外形参数、马赫数、攻角自变量的对应关系；

步骤1.5：基于步骤1.4得到的高海况有限舵面条件下垂直发射无人机气动数据与外形参数、马赫数、攻角自变量的对应关系建立高海况有限舵面条件下垂直发射无人机动力学模型，结合无人机翼面、舵面的展开舵机数学模型，确定无人机在展开过程中可用舵偏角以及控制力矩边界值，进而得到翼面、舵面展开干扰模型；并根据螺旋桨工作参数建立螺旋桨干扰模型。

3.根据权利要求1或2所述一种高海况有限舵面条件下串行干扰快速抑制方法，其特征在于：在翼面展开过程中，无人机受到气动力矩干扰，气动力矩在弹体坐标系三个坐标轴上分解为ΔM_x1、ΔM_y1、ΔM_z1，建立的翼面展开干扰模型采用以下形式：

ΔM_x1＝|ΔM_xmax1|sin(ωt)e^-τt

ΔM_y1＝|ΔM_ymax1|sin(ωt)e^-τt

ΔM_z1＝|ΔM_zmax1|sin(ωt)e^-τt

其中ΔM_xmax1，ΔM_ymax1，ΔM_zmax1为根据无人机在展开过程的气动数据估算得到的翼面展开气动干扰力矩最大值，翼面展开干扰模型为随时间衰减的正弦波形式的干扰，ω正弦频率，τ为衰减频率。

4.根据权利要求1或2所述一种高海况有限舵面条件下串行干扰快速抑制方法，其特征在于：在舵面展开过程中，舵面展开干扰力矩在弹体坐标系三个坐标轴上分解为ΔM_x2、ΔM_y2、ΔM_z2，建立的舵面展开干扰模型采用以下形式：

其中：

Δδ_x、Δδ_y、Δδ_z为分离过程中对应方向上的最大舵偏量，为对应方向上的力矩系数；t₁,t₂为分离过程中舵面展开的开始和结束时刻。

5.根据权利要求1或2所述一种高海况有限舵面条件下串行干扰快速抑制方法，其特征在于：在螺旋桨启动工作后，螺旋桨干扰力矩为作用于机身的与螺旋桨旋转方向相反的滚转扭矩，根据螺旋桨工作状态确定螺旋桨干扰力矩。

6.根据权利要求1所述一种高海况有限舵面条件下串行干扰快速抑制方法，其特征在于：步骤2中，采用扩张状态观测器对扩张状态进行在线估计时，分为两个阶段：第一阶段为无人机离开发射筒至螺旋桨开始上电工作阶段，扩张状态观测器的估计量为舵面和翼面展开过程中产生的扰动；第二阶段为螺旋桨上电工作阶段，扩张状态观测器的估计量为螺旋桨所产生的滚转反扭矩。