[发明专利]一种基于L1自适应控制的飞行器姿态控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于L1自适应控制技术的飞行器姿态控制方法，属于无人飞行器姿态自动控制技术领域。

背景技术

无人驾驶飞机(Unmanned Aerial Vehicle，UAV)，简称无人机，是一种有动力、可控制、能携带多种任务设备、执行多种任务，并能重复使用的无人驾驶航空器。鉴于其独有的低成本、低损耗、零伤亡、可重复使用和高机动等诸多优势，使用范围已拓宽到军事、民用以及科学研究三大领域。在军事上可用于侦察、监视、通信中继、电子对抗、火力制导、战果评估、骚扰、诱惑、对地(海)攻击、目标模拟和早期预警等；在民用上，可用于大地测量、气象观测、城市环境检测、地球资源勘探和森林防火等；在科学研究上，可用于大气研究、对核生化污染区的取样与监控以及新技术新设备与新飞行器的试验验证等。

无人飞行器的姿态控制因其广泛的应用背景成为一个备受关注的控制问题，例如固定翼、旋翼无人机的姿态增稳/姿态调节等，是飞行控制中一个最核心的任务。而姿态调节问题中的强非线性和耦合特性使其至今仍为科研院所以及高校研究的热点。

基于模型的非线性控制算法，例如滑模控制器以及反步法，在存在模型的不确定性以及外部干扰的情况下，控制效果会受到很大影响。L1自适应控制有较强的鲁棒性，对存在非线性和耦合、环境干扰(尤其是飞行控制中的环境变化)的三自由度姿态系统，具有良好的镇定和调节效果。

发明内容

本发明的目的是为解决姿态控制问题中存在的非线性和耦合特性以及姿态调节过程中可能受到的外部干扰，提供一种基于L1自适应控制的三自由度飞行器姿态控制方法，从而实现姿态鲁棒的控制和调节。

飞行器姿态系统的控制，包括滚转角、俯仰角、偏航角的调节，为了简化控制律的设计，将姿态控制器的设计分滚转、偏航、俯仰三个通道分别用L1自适应控制算法进行设计。

本发明的技术方案具体包括如下步骤：

步骤1：建立飞行器姿态系统的数学模型，包括三个如下形式的二阶状态方程组成：

x.(t)=Ax(t)+b(u(t)+θT(t)x(t)+σ(t))y(t)=cTx(t)x(0)=x0]]>