[发明专利]一种基于跟踪微分与柔化函数的飞行器攻角跟踪控制方法

权利要求书

1.一种基于跟踪微分与柔化函数的飞行器攻角跟踪控制方法，其特征在于按照以下步骤进行：

步骤一：测量飞行器攻角与俯仰角速率；

步骤二：设计基于柔化函数与有限时间收敛的俯仰角速率期望值；

步骤三：构建非线性跟踪微分器；

步骤四：设计基于柔化函数与有限时间收敛的飞行器俯仰通道舵偏控制律，实现飞行器俯仰通道攻角跟踪攻角指令。

2.按照权利要求1所述一种基于跟踪微分与柔化函数的飞行器攻角跟踪控制方法，其特征在于：所述步骤一中测量飞行器攻角与俯仰角速率方法如下：

采用攻角传感器，安装于发动机进气口附近，测量飞行器的攻角，或采用姿态陀螺测量飞行器姿态角，然后采用软件算法来近似估算攻角，记为α，采用速率陀螺仪或者惯导系统，安装于飞行器纵轴上，测量飞行器俯仰角速率，记为ω_z。

3.按照权利要求1所述一种基于跟踪微分与柔化函数的飞行器攻角跟踪控制方法，其特征在于：所述步骤二设计基于柔化函数与有限时间收敛的俯仰角速率期望值方法如下：

根据攻角α与飞行器飞行阶段指令给出的攻角期望值α^d相减，得到攻角误差信号e_α，即e_α＝α-α^d；

基于柔化函数与有限时间收敛的俯仰角速率期望值的反演控制律如下：

其中攻角指令信号的微分飞行器俯仰通道模型的标称值a₃₄、a₃₅；

f_ω1(e_α)为有限时间收敛项，定义如下：

f_ω2(e_α)为柔化函数项，定义如下：

f_ω3(e_α)为有界函数，定义如下：

e表示指数函数，k_α2、k_α3、k_α4、k_α5为控制增益，用于控制系统响应速度，ε_a1为柔化常数，用于减弱系统的震荡，ε_a为时间常数，用于控制系统误差收敛的速度。

4.按照权利要求1所述一种基于跟踪微分与柔化函数的飞行器攻角跟踪控制方法，其特征在于：所述步骤三中构建非线性跟踪微分器方法如下：

构造如下非线性跟踪微分器

其中

k_a0、k_a1、k_a2与ε_a1为跟踪微分器的增益，非线性跟踪微分器的输出x₂将趋近于的微分。

5.按照权利要求1所述一种基于跟踪微分与柔化函数的飞行器攻角跟踪控制方法，其特征在于：所述步骤四：设计基于柔化函数与有限时间收敛的飞行器俯仰通道舵偏控制律，实现飞行器俯仰通道攻角α跟踪攻角指令α^d的方法如下：

由俯仰角速度期望值与飞行器俯仰角速度的测量值ω_z进行相减，得到如下的俯仰角速率误差信号，其定义如下再根据跟踪微分器所得到的状态信号x₂，构建如下基于柔化函数与有限时间收敛的飞行器俯仰通道舵偏控制律：

其中a₂₄、a₂₂与a₂₅是飞行器俯仰通道标称值；

其中e表示指数函数，f_b2、f_b3为柔化函数，f_b4为有限时间收敛项，f_b5为有界函数，k_b2、k_b3、k_b4、k_b5为控制器增益，ε_b1、ε_b2为柔化系数，而ε_b3为时间常数。