[发明专利]倾转旋翼机的控制方法和控制装置

摘要

本发明公开了一种倾转旋翼机的控制方法和控制装置。所述方法包括建立所述倾转旋翼机的动力学参考模型；根据所述参考模型，设计用于控制所述倾转旋翼机的控制系统；根据所述参考模型，确定所述倾转旋翼机的系统状态、以及所述参考模型和实际模型之间的模型差；根据所述系统状态运行所述控制系统，得到虚拟控制输入；根据所述模型差对所述虚拟控制输入进行修正，得到实际控制输入；根据所述实际控制输入控制所述倾转旋翼机的飞行。这样，用修正以后得到的实际控制输入来控制所述倾转旋翼机的运动，能够使得倾转旋翼机的飞行更加稳定。

主权项

一种倾转旋翼机的控制方法，所述方法包括：建立所述倾转旋翼机的动力学参考模型；根据所述参考模型，设计用于控制所述倾转旋翼机的控制系统；根据所述参考模型，通过自适应集员估计滤波器，确定所述倾转旋翼机的系统状态、以及所述参考模型和实际模型之间的模型差，其中，所述模型差为实际全包线飞行中的模型差，系统模型差变化的表达式为：Bff(t)=X~·(t)-X·(t)f·(t)=0→+h(t)]]>全包线飞行中的实际系统的不确定性动力学表达式为：X~·(t)=A0X(t)+B0U(t)+Bff(t)X·(t)=A0X(t)+B0u0(t)f·(t)=h(t)Y(t)=CX~(t)+V(t)]]>A0＝diag{Alon,Alat,Ayaw‑heave}其中，f(t)为系统的模型差，X(t)为系统参考模型的状态，为系统实际动力学的状态，Bf为系数调整矩阵，h(t)为模型差的驱动过程噪声，A0和B0分别为名义系统的系统矩阵和控制矩阵，Blon为纵向控制矩阵，Alon为纵向系统矩阵，Alat为侧向系统矩阵，Blat为侧向控制矩阵，Ayaw‑heave为航向高度耦合系统矩阵，Byaw‑heave为航向高度耦合控制矩阵，U(t)为施加到真实系统的最终控制输入，u0(t)为基于参考模型的控制输入，V(t)∈Rl×1为系统测量噪声，C∈Rl×n为系统测量矩阵，Y(t)为真实系统的输出；根据所述系统状态运行所述控制系统，得到虚拟控制输入；根据所述模型差对所述虚拟控制输入进行修正，得到实际控制输入；根据所述实际控制输入控制所述倾转旋翼机的飞行，其中，所述系统状态和模型差满足以下方程：Xa=(XtT,ftT)Tρt=rm,trm,t+pm,tWt=CaPt|t-1CaT1-ρt+RaρtKt=Pt|t-1CaTWt-11-ρtδt=1-(Yt-CaX^t|t-1a)TWt-1(Yt-CaX^t|t-1a)X^t|ta=X^t|t-1a+Kt(Yt-CaX^t|t-1a)Pt|t=δt(Pt|t-11-ρt-Pt|t-11-ρtCaTWt-1CaPt|t-11-ρt)X^t+1|ta=AdaX^t|ta+BdaUtaβt=Tr(Qa)Tr(Qa)+Tr(AdaPt|tAdaT)Pt+1|t=AdaPt|tAdaT1-βt+Qaβt]]>其中，Xt为系统状态，ft为模型差，Qa与Ra分别为系统过程噪声Wta与测量噪声Vt的椭球界限对角矩阵，Ca为增广系统测量矩阵，为增广系统矩阵，为增广系统控制矩阵，Yt为系统输出测量，为增广系统控制输入向量，rm为Ra的最大特征根，pm为CaPt|t‑1CaT的最大特征根，Tr(X)为矩阵X的迹，第i个增广状态的椭球界限为Pii为Pt|t矩阵的第i个对角元素，ρt、Wt、Kt、δt、βt为中间变量。