[发明专利]一种飞行器姿态控制方法

权利要求书

1.一种飞行器姿态控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)建立飞行器质心的平移运动方程；

2)考虑地球自转对姿态控制的影响，根据飞行器质心的平移运动方程得到相应的绕质心转动方程，绕质心转动方程决定了飞行器绕质心转动的角度以及其角速率，用来实现飞行器的姿态控制；

3)给出参考的气动力模型；

4)基于Terminal滑模的自适应控制器设计，其中包括缓冲控制器设计以及快回路控制器设计。

2.根据权利要求1所述的一种飞行器姿态控制方法，其特征在于，步骤1)的飞行器质心的平移运动方程是依据如下条件得到：

将飞行器视为可控的质点，考虑球形地球自转对再入运动的影响，可得到如下三自由度载入运动模型：

其中：飞行状态r_e，θ，v，x，γ分别表示地心距、经度、维度、飞行速度、航向角和航迹角；m表示飞行器质量；g＝g₀r_e²表示引力加速度，g₀表示地球引力常量，Ω表示地球自转角速度；L，D，Y分别表示飞行器再入过程中收到的升力、阻力和侧力。

3.根据权利要求2所述的一种飞行器姿态控制方法，其特征在于，步骤2)中的绕质心转动方程考虑地球自转对飞行器姿态控制的影响，得到机体坐标系下的三自由度姿态运动模型为：

其中：状态p，q，r，α，β，u分别表示滚转角速率、俯仰角速率、偏航角速率、攻角、侧滑角和倾斜角；M_x，M_y，M_z分别为滚转、俯仰和偏航通道的控制力矩；I_Ij(i＝x，y，z，j＝x，y，z)表示飞行器的转动惯量。

4.根据权利要求3所述的一种飞行器姿态控制方法，其特征在于，步骤3)中的参考气动力模型是采用的高超声速飞行器X-33的气动数据，载入过程中飞行器受到的升力L、阻力D和侧力Y分别为：

L＝q_dSC_L(M_a，α(13)

D＝q_dSC_D(M_a，α)(14)

Y＝q_dSC_Y(M_a，α(15)

其中飞行器气动参考面积S＝2690ft²，动压q_d＝0.5ρ(r)v²，升力系数C_L(M_a，α)、阻力系数C_D(M_a，α)和侧力系数C_Y(M_a，α)表示为攻角Q和马赫数M_a，M_a定义为飞行速度与声速的比值的函数。