[发明专利]一种无人飞行器的鲁棒输出姿态控制方法和装置

说明书

本申请提供了一种无人飞行器的鲁棒输出姿态控制方法和装置，包括：采集飞行器的姿态角，计算姿态角与期望参考姿态角之间的误差；姿态角包括俯仰角和滚转角；设计观测器，根据姿态角误差，期望姿态信息和标称控制信号，生成姿态角速度误差的估计值；设计标称控制器，根据姿态角误差和姿态角速度估计值，更新标称控制信号；设计鲁棒补偿器，根据飞行器输出量，生成鲁棒补偿信号；根据标称控制信号和鲁棒补偿信号，生成控制输入信号。根据控制输入信号，控制所述飞行器姿态。

技术领域

本申请涉及飞行器控制技术领域，具体而言，涉及一种无人飞行器的鲁棒输出姿态控制方法和装置。

背景技术

近年来，无人飞行器的发展受到了社会的持续关注，无人飞行器具有机动灵活、体积小、维护简单等优点，在民用和军事领域都具有广泛的应用。三自由度飞行器的系统结构简单，具有非线性、欠驱动等特点，可以实现对无人飞行器较为真实的模拟，是实现无人飞行器控制律设计的理想的实验平台。由于三自由度飞行器动态模型的不确定性，其控制系统设计具有挑战。在三自由度飞行器模型中存在参数不确定，三自由度飞行器是具有强轴间耦合的非线性系统；此外，其飞行性能也会受到诸如阵风等外界干扰的影响。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种无人飞行器的鲁棒输出姿态控制方法和装置，用于解决现有技术中为飞行器飞行过程中不稳定问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种无人飞行器的鲁棒输出姿态控制方法，该方法包括：

根据获取的飞行器输出的俯仰信号、设定的俯仰参考信号和俯仰观测器输出的俯仰角速度误差估计信号确定的第一俯仰标称控制信号，以及根据获取的飞行器输出的俯仰鲁棒输出量确定的俯仰鲁棒补偿信号，确定所述飞行器的俯仰控制输入信号；

根据获取的飞行器输出的滚转信号、设定的滚转参考信号和滚转观测器输出的滚转角速度误差估计信号确定的第一滚转标称控制信号，以及根据获取的飞行器输出的滚转鲁棒输出量确定的滚转鲁棒补偿信号，确定所述飞行器的滚转控制输入信号；

根据所述俯仰控制输入信号和所述滚转控制输入信号，控制所述飞行器的飞行姿态。

可选地，根据获取的飞行器输出的俯仰信号、设定的俯仰参考信号和观测器输出的俯仰角速度误差估计信号确定的第一俯仰标称控制信号，包括：

计算俯仰信号与俯仰参考信号的差，并将该差值作为俯仰角误差；

基于所述俯仰角误差、俯仰参考信号，以及记录的第二俯仰标称控制信号，确定俯仰角速度误差的估计值；

基于所述俯仰角误差和所述俯仰角速度误差的估计值，确定所述俯仰标称控制信号。

可选地，根据获取的飞行器输出的俯仰鲁棒输出量确定的俯仰鲁棒信号，包括：

根据获取的飞行器输出的俯仰鲁棒输出量，以及预设的俯仰标称控制参数，确定俯仰鲁棒补偿频域信号；

利用拉普拉斯反变换公式对所述俯仰鲁棒补偿频域信号进行处理，得到所述俯仰鲁棒补偿信号。

可选地，根据获取的飞行器输出的滚转信号、设定的滚转参考信号和滚转观测器输出的滚转角速度误差估计信号确定的第一滚转标称控制信号，包括：

计算滚转信号与滚转参考信号的差，并将该差值作为滚转角误差；

基于所述滚转角误差、滚转参考信号，以及记录的第二俯仰标称控制信号，确定滚转角速度误差的估计值；

基于所述滚转角误差和所述滚转角速度误差的估计值，确定所述滚转标称控制信号。

可选地，根据获取的飞行器输出的滚转鲁棒输出量确定的滚转鲁棒信号，包括：