[发明专利]一种模型不确定飞艇航迹跟踪有限时间控制方法

说明书

针对模型不确定条件下飞艇的航迹跟踪问题，本发明提供一种模型不确定飞艇航迹跟踪有限时间控制方法。该方法建立了飞艇空间运动的数学模型；以此模型为受控对象，设计有限时间控制律，考虑实际飞行过程中飞艇模型的不确定性，采用模糊逻辑系统在线逼近飞艇模型的不确定项，在此基础上设计航迹跟踪控制律。由该方法控制的飞艇能够在有限时间内稳定跟踪指令航迹，且具有良好的控制精度，为模型不确定飞艇航迹跟踪控制的工程实现提供了有效方案,控制工程师可以按照该方案实现模型不确定飞艇的三维航迹跟踪控制。

技术领域

本发明涉及一种飞艇控制方法，它为模型不确定飞艇三维航迹跟踪提供一种控制方法，属于自动控制技术领域。

背景技术

飞艇是一种依靠内充浮升气体(氦气)提供静升力、可实现巡航机动和定点驻 留的浮空器。相比于无人机，飞艇具有能耗低、留空时间长、可重复使用等优点， 特别适合于作为承载平台，通过搭载不同载荷执行对地观测、侦察监视、环境监测、 通信中继等任务，具有重要的应用价值和广阔的应用前景。

完成上述飞行任务，通常要求飞艇按照预定的航迹飞行，即要求高精度的航迹 跟踪。航迹跟踪是指飞艇从任意给定的初始状态出发，逐渐趋于并稳定跟踪指令航 迹。飞艇的空间运动具有非线性、通道耦合、不确定、易受外界扰动等特点，因此， 航迹跟踪控制成为飞艇应用的关键技术之一。工程技术人员针对飞艇的航迹跟踪问 题，提出了PID控制、反馈控制、滑模控制、反步控制等一系列控制方法，为飞艇 航迹跟踪控制提供了可供参考借鉴的技术方案。但是，上述控制律都是基于“飞艇 模型精确已知”这一假设进行设计的，而实际飞行过程中，飞艇模型通常是未知的 或不确定的。因此，须考虑模型不确定条件下飞艇的航迹跟踪控制问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种模型不确定飞艇航迹跟踪有限时间控制方法。

本发明针对模型不确定条件下飞艇的航迹跟踪问题，建立了其空间运动的数学模型；以此模型为受控对象，设计有限时间控制律，考虑实际飞行过程中飞艇模型 的不确定性，采用模糊逻辑系统在线逼近飞艇模型的不确定项，在此基础上设计航 迹跟踪控制律。由该方法控制的飞艇能够在有限时间内稳定跟踪指令航迹，且具有 良好的控制精度，为模型不确定飞艇航迹跟踪控制的工程实现提供了有效方案,控制 工程师可以按照该方案实现模型不确定飞艇的三维航迹跟踪控制。

本发明的技术方案是：

一种模型不确定飞艇航迹跟踪有限时间控制方法，包括以下步骤：

步骤一：给定指令航迹：η_d＝[x_d,y_d,z_d,θ_d,ψ_d,φ_d]^T；

其中：所述的指令航迹为广义坐标η_d＝[x_d,y_d,z_d,θ_d,ψ_d,φ_d]^T，x_d、y_d、z_d、θ_d、 ψ_d和φ_d分别为指令x坐标、指令y坐标、指令z坐标、指令俯仰角、指令偏航角和 指令滚转角，上标T表示向量或矩阵的转置。

步骤二：计算指令航迹与实际航迹之间的误差量e；

指令航迹与实际航迹之间的误差量e的计算方法为：

e＝η_d-η＝[x_d-x,y_d-y,z_d-z,θ_d-θ,ψ_d-ψ,φ_d-φ]^T (1)