[发明专利]一种垂直起降飞行器的滑模控制方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种垂直起降飞行器的滑模控制方法，它是针对欠驱动的垂直起降飞行器，给出一种滑模控制设计方法，用于垂直起降飞行器的姿态控制，属于飞行控制技术领域。

(二)背景技术

垂直起降空间飞行器是能够垂直起飞、垂直着陆的具有三个自由度，两个控制输入的欠驱动系统。在过去的数年里，由于垂直起降飞行器空间飞行器的在未来战争中的重要性，其控制研究在国内外受到的人们的极大重视。

近年来，滑模控制方法因其所具有的优良特性而受到越来越多的重视，该方法通过自行设计所需的滑模面和等效控制律，能快速响应输入的变换，而对参数变换和扰动不敏感，具有很好的鲁棒性，且物理制作简单。滑模控制逐渐引起了学者们的重视，其最大优点是滑动模态对加在系统上的干扰和系统的摄动具有完全的自适应性，而且系统状态一旦进入滑模运动，便快速地收敛到控制目标，为不确定性系统的鲁棒性设计提供了一种有效途径。

本专利申请设计了一种滑模控制方法，使得系统能够在全局范围内指数收敛，并具有很好的抗干扰能力。

(三)发明内容

发明目的

本发明一种垂直器将飞行器的滑模控制方法，其目的是：针对垂直起降飞行器系统，克服现有控制技术的不足，给出一种滑模控制方法，实现对垂直起降飞行器位置和角度的控制。

本发明给出一种垂直起降飞行器的滑模控制方法，其设计思想是：针对垂直起降飞行器系统，首先进行坐标变换，使它易于滑模控制器设计和稳定性能分析；之后对变换后的模型进行滑模控制器设计，得到新模型的控制输入，实现对垂直起降飞行器的姿态控制。

技术方案

下面具体介绍该设计方法的技术方案。

本发明给出一种垂直起降飞行器的滑模控制方法，垂直起降飞行器闭环控制系统示意图如图1。其方法步骤如下：

步骤一：垂直起降飞行器系统分析及建模

垂直起降飞行器系统采用负反馈的控制结构，输出量为飞行器位置。

垂直起降飞行器系统模型描述如下：

x··=-u1sinθ+ϵu2cosθy··=u1*cosθ+ϵu2sinθ-gθ··=u2---(1)]]>

其中：x表示垂直起降飞行器的x坐标；

y表示垂直起降飞行器y坐标；

θ表示垂直起降飞行器转角；

u₁表示垂直起降飞行器推力；

u₂表示横滚力矩；

步骤二：垂直起降飞行器模型坐标变换

由于垂直起降飞行器模型属于欠驱动耦合系统，为了控制器设计的方便，对之进行适当的坐标变换。

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