[发明专利]抑制控制输入饱和的飞行控制方法

摘要

本发明公开了一种抑制控制输入饱和的飞行控制方法，包括抑制气动舵饱和的非线性控制方法和抑制发动机转速饱和的非线性控制方法；所述抑制气动舵饱和的非线性控制方法以实际偏舵量与偏舵指令的差作为补偿系统的输入，再用补偿系统的输出的舵饱和补偿信号对虚拟控制指令进行修正；所述抑制发动机转速饱和的非线性控制方法以实际推力与推力虚拟指令的差作为转速饱和补偿系统的输入，并利用转速饱和补偿系统的补偿信号的积分量对推力虚拟指令进行修正。本发明利用飞行器非线性动力学模型，设计相应的补偿信号对控制输入饱和进行抑制，帮助系统在短时间内脱离饱和，恢复到正常控制。

主权项

1.一种抑制控制输入饱和的飞行控制方法，其特征在于：包括抑制气动舵饱和的非线性控制方法和抑制发动机转速饱和的非线性控制方法；所述抑制气动舵饱和的非线性控制方法为采用反步递推的方法，逐级设计航迹倾斜角虚拟控制指令、迎角虚拟控制指令和仰俯角速度虚拟控制指令，利用RBF网络分别对航迹倾斜角、迎角和俯仰角速度的微分方程中的不确定项进行逼近，并以实际偏舵量与偏舵指令的差作为补偿系统的输入，再利用补偿系统的输出的舵饱和补偿信号对虚拟控制指令进行修正；所述抑制发动机转速饱和的非线性控制方法为基于飞行速度的微分方程设计推力虚拟指令，利用RBF网络对飞行速度微分方程中的不确定项进行逼近，以实际推力与推力虚拟指令的差作为转速饱和补偿系统的输入，并利用转速饱和补偿系统的补偿信号的积分量对推力虚拟指令进行修正；所述抑制气动舵饱和的非线性控制方法包括以下步骤：(1)建立包含航迹倾斜角、迎角和俯仰角速度的反馈非线性系统：式中：γ为航迹倾斜角，α为迎角，q为俯仰角速度；f_γ0(x)、g_γ0(x)、f_α0(x)、f_q0(x)和g_q0(x)为已知系统参数，Δ_γ(x)、Δ_α(x)和Δ_q(x)为系统不确定项；(2)使用RBF网络w_γh_γ、w_αh_α、w_qh_q分别对不确定项Δ_γ(x)、Δ_α(x)、Δ_q(x)进行逼近；其中：w_γ、w_α、w_q为RBF网络权值，h_γ、h_α、h_q为高斯基函数向量；(3)定义航迹倾斜角、迎角和俯仰角速度的变量跟踪误差：式中：γ_d为航迹倾斜角虚拟控制指令；α_d为迎角虚拟控制指令；q_d为俯仰角速度虚拟控制指令；为航迹倾斜角跟踪误差；为迎角跟踪误差；为俯仰角速度跟踪误差；(4)基于航迹倾斜角微分方程和李雅普诺夫稳定性理论设计迎角虚拟控制指令为：式中：k_γ＞0为设计参数；为的近似值，通过一阶滤波器获得；RBF网络权值w_γ的自适应律为：其中η_γ＞0、σ_γ＞0和w_γ0为设计参数；(5)基于俯仰角速度微分方程和李雅普诺夫稳定性理论设计升降舵偏指令为：式中：k_q＞0为设计参数；为的近似值，通过一阶滤波器获得；RBF网络权值w_q的自适应律为：其中为俯仰角速度补偿跟踪误差，η_q＞0、σ_q＞0和w_q0为设计参数；(6)基于迎角微分方程和李雅普诺夫稳定性理论设计俯仰角速度虚拟控制指令为：式中：k_α＞0为设计参数；为的近似值，通过一阶滤波器获得；q_e为补偿信号，由以下舵饱和补偿系统得到：其中δ_e为实际升降舵偏角；δ_ed为升降舵偏虚拟指令；RBF网络权值w_α的自适应律为：其中η_α＞0、σ_α＞0和w_a0为设计参数；(7)当升降舵偏角达到饱和时，补偿信号q_e不为零，通过有界补偿信号q_e对俯仰角速度虚拟控制信号进行修正，帮助系统较快的脱离饱和，恢复到正常控制。