[发明专利]基于参数辨识的分离控制器

权利要求书

1.一种基于参数辨识的分离控制器，其特征在于，所述分离控制器包括：

反馈控制器，所述反馈控制器用于输出控制量以对被控对象进行控制；

指令生成器，所述指令生成器用于根据基于等俯仰角速度指令设计的攻角指令剖面生成攻角指令，并将所述攻角指令作为反馈控制器的输入；所述攻角指令剖面按下式进行设计：

其中，t₀为分离控制器进行控制的起始时刻；α₀为t₀时刻对应的攻角，α_d为攻角指令，α_d(t)为攻角指令随时刻变化的剖面；t为时间；t1为稳定零控平衡态所处的时刻；ω_d为俯仰角速度指令，设定为常值；

状态观测器组，包括第一状态观测器和第二状态观测器，所述第一状态观测器和第二状态观测器用于对所述被控对象所处的状态进行观测并将观测结果作为指令生成器的输入，以及所述第一状态观测器还将其观测结果作为反馈控制器的输入；

在控制过程中，

所述第一状态观测器和所述第二状态观测器辨识出被控对象所处的稳定零控平衡态；所述指令生成器还根据所述第一状态观测器和所述第二状态观测器输入的稳定的零控平衡态所对应的观测结果确定出稳定零控平衡态到达的初始时刻t1，并且在该时刻之后，所述指令生成器将生成的攻角指令切换到t1时刻所对应的攻角指令处。

2.根据权利要求1所述的一种基于参数辨识的分离控制器，其特征在于，所述被控对象为下式所建立的模型：

其中：v为速度，T为推力，ω_z为俯仰角速度，α为攻角，θ为轨迹倾角，L为升力，M_z为俯仰力矩，J_z为转动惯量，m为质量，g为重力加速度度，δ_z为升降舵偏，表示α对时间的导数，表示ω_z对时间的导数。

3.根据权利要求1-2任一项所述的一种基于参数辨识的分离控制器，其特征在于，所述第一状态观测器的带宽小于所述第二状态观测器的带宽。

4.根据权利要求3所述的一种基于参数辨识的分离控制器，其特征在于，所述第一状态观测器和所述第二状态观测器形式均如下式所示：

其中，z₁为状态观测器的第一状态变量；z₂为状态观测器的第二状态变量；分表示z₁,z₂对时间的导数；表示M_z对升降舵的导数，即升降舵效率；J_z为转动惯量；M_z为俯仰力矩；δ_z为升降舵偏；ω_z为俯仰角速度；ω₀为状态观测器带宽；状态观测器输出结果第一、二状态观测器的B_z取值完全相同，仅ω₀不同。

5.根据权利要求3所述的一种基于参数辨识的分离控制器，其特征在于，所述第二状态观测器的带宽为第一状态观测器的5～10倍。

6.根据权利要求2所述的一种基于参数辨识的分离控制器，其特征在于，所述反馈控制器设计为PD反馈控制器或PID反馈控制器。

7.根据权利要求6所述的一种基于参数辨识的分离控制器，其特征在于，所述的反馈控制器设计为PD反馈控制器，所述PD反馈控制器的输入还包括攻角和俯仰角速度，所述PD反馈控制器的控制量u设计为：

u＝k_p(α-α_d)+k_dω_z+y_d1，

其中，k_p为攻角反馈系数；k_d为俯仰角反馈系数；y_d1为第一状态观测器的输出结果；α为攻角；α_d为攻角指令，ω_z为俯仰角速度。

8.根据权利要求7的一种基于参数辨识的分离控制器，其特征在于，所述第一状态观测器和所述第二状态观测器辨识出被控对象所处的稳定零控平衡态；所述指令生成器还根据所述第一状态观测器和所述第二状态观测器输入的稳定的零控平衡态所对应的观测结果确定出稳定零控平衡态到达的初始时刻t1，具体为：

当所述指令生成器判断所述第二状态观测器的观测结果y_d2满足：y_d2＝0且所述第一状态观测器的观测结果y_d1满足：时，即记满足上述条件的初始时刻为t1。