[发明专利]基于预见控制的无人直升机自动着舰控制系统

摘要

本发明公开了一种基于预见控制的无人直升机自动着舰控制系统，属于航空航宇推进控制技术领域。本发明针对无人直升机自动着舰的基准轨迹跟踪控制问题，并考虑了甲板运动干扰对跟踪控制性能的影响，根据直升机的气动特性将控制系统划分为四个子系统，利用预见控制方法依次求取控制信号，控制直升机安全精确地着舰。进一步地，本发明还针对甲板运动模型难以获取的问题，采用自适应AR模型预估算法，利用甲板运动历史数据对甲板运动未来数据进行预估，保证直升机的着舰精度。本发明可以保证闭环系统的全局稳定，并且使系统拥有良好的跟踪性能性能。

主权项

1.基于预见控制的无人直升机自动着舰控制系统，用于生成无人直升机的控制输入量u，以保证无人直升机的飞行高度H，横向飞行位置Y，纵向飞行位置X能快速跟踪到输入的飞行参考轨迹：飞行参考高度H_c，横向飞行参考位置Y_c，纵向飞行参考位置X_c；其特征在于，该控制系统利用预见控制方法设计而成，具体包括高度控制系统、纵向控制系统、横向控制系统和航向控制系统；所述高度控制系统的控制律如下：式中，u_bhei为高度控制系统的输出，即为直升机的总距输入δ_c；X_hei＝[ΔH Δw]，ΔH、Δw分别为直升机的高度和垂向速度；F_H0为状态反馈系数；F_H为控制系统前馈系数；H_c为飞行参考高度；M_R为预见步数；所述纵向控制系统的控制律如下：式中，u_blon为纵向控制系统的输出，即为直升机的纵向周期变距输入δ_e；X_lon＝[ΔX Δu Δθ Δq]，ΔX、Δu、Δθ、Δq分别为直升机的纵向位置、纵向速度、俯仰角和俯仰角速率；F_X0为纵向状态反馈系数；F_X为纵向控制系统前馈系数；X_c为纵向飞行参考位置，M_R为预见步数；所述横向控制系统的控制律如下：式中，u_blat为横向控制系统的输出，即为直升机的横向周期变距输入δ_a；X_lat＝[ΔY Δv Δφ Δp]，ΔY、Δv、Δφ、Δp分别为直升机横向位置、横向速度、滚转角和滚转角速率；F_Y0为横向状态反馈系数；F_Y为横向控制系统前馈系数；Y_c为横向飞行参考位置；M_R为预见步数；所述航向控制系统的控制律如下：式中，u_bhead为航向控制系统的输出，即为直升机的尾桨距输入δ_r；X_head＝[Δψ Δr]，Δψ、Δr分别为直升机的偏航角和偏航角速率；F_ψ0为航向状态反馈系数；F_ψ为航向控制系统前馈系数；ψ_c为参考航向；M_R为预见步数。