[发明专利]基于DDPG的直/气复合飞行器控制系统的设计方法

权利要求书

1.一种基于DDPG的直/气复合飞行器控制系统的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据定流量轨控发动机阀门开度与轨控直接力推力大小的映射关系，计算轨控发动机推力输出对轨控发动机阀门开度指令的导数；

考虑轨控发动机侧喷干扰及轨控发动机安装误差和干扰，根据所述导数设计轨控发动机阀门开度指令到轨控法向过力的传递函数，以及单位负反馈的轨控过载跟踪子系统的前馈-反馈控制器，得到轨控过载指令跟踪子系统；

根据轨控发动机阀门开度指令设计直/气复合控制系统的气动参数，根据气动参数设计轨控发动机阀门开度指令产生的干扰力矩传递函数，以及执行机构控制指令到弹体输出的短周期传递函数；

基于轨控过载指令跟踪子系统和短周期弹体传递函数，结合执行机构和各状态量约束条件，采用DDPG方法设计姿态稳定子系统。

2.根据权利要求1所述的基于DDPG的直/气复合飞行器控制系统的设计方法，其特征在于，所述轨控过载指令跟踪子系统的具体设计包括以下步骤：

根据定流量轨控发动机阀门开度与轨控直接力推力大小的映射关系数据，先将非线性映射关系线性拟合，计算得到轨控发动机推力输出对轨控发动机阀门开度指令的导数

其中，下标V_y(oe)表示轨控发动机阀门开度指令；下标y_oe表示轨控发动机所产生的法向力；

根据物理规律和执行机构线性化数学模型，设计轨控发动机阀门开度指令到轨控法向过力的传递函数为：

其中，T_valve(oe)、ξ_valve(oe)分别为轨控发动机阀门控制器模型的时间常数与阻尼比，m为飞行器当前质量，g为重力加速度，n_y为轨控法向过力，V_y(oe)为轨控发动机阀门开度指令，s是微分算子；

基于经典控制理论，设计采用单位负反馈的轨控过载跟踪子系统的前馈-反馈控制器。

3.根据权利要求2所述的基于DDPG的直/气复合飞行器控制系统的设计方法，其特征在于，所述前馈-反馈控制器包括前馈支路与反馈回路，所述反馈回路开环传递函数为：

其中，分别为PI控制器比例常数与积分常数，s为微分算子；T_{accelerometer}与ξ_{accelerometer}分别为加速度计模型的时间常数与阻尼比；n_yoe是轨控发动机所产生的纵向过载，p_oe和I_oe为设计的PI控制器的控制参数，n_yc是法向过载指令值；

所述前馈支路的控制量具体为：

其中，K_ff为前馈控制增益，n_yc为法向过载指令值。