[发明专利]针对非标准型非线性航空器的半全局自适应控制方法

说明书

本发明提供了一种针对非标准型非线性航空器的半全局自适应控制方法。其包括如下步骤：1)给出了刚性航空器纵向动力学系统模型；2）确定稳定操作点并获得航空器系统的局部线性化系统模型，利用T‑S模糊智能逼近技术建立T‑S模糊智能航空器动力学模型；3）对T‑S模糊智能航空器动力学模型进行动态重构，推导出T‑S模糊智能航空器系统的基于相对阶的标准型；4）设计有效的自适应控制器，实现被控系统的理想性能：闭环稳定和渐近输出跟踪。

技术领域

本发明涉及一种针对非标准型非线性航空器的半全局自适应控制方法，属于刚性航空器纵向动力学系统的自适应控制领域。

背景技术

由于大操作范围，外部环境变化和系统故障的影响，航空器系统通常具有大参数或结构不确定性。自适应控制作为航空器系统的一个重要问题已得到广泛研究，取得了重要进展。

现有的航空器飞行控制方法主要局限于局部线性化航空器系统或标准型的非线性系统。例如，文献“Multivariable adaptive algorithms for reconfigurable flightcontrol”中，研究了F/A-18C/D航空器的局部线性化模型的模型参考自适应控制问题。然而，使用局部线性化航空器系统模型的这种控制方法可以用于控制小邻域上相应操作点的航空器系统，通常不能用于更大的操作范围，这是这种控制方法的主要限制。

事实上，实际的航空器系统一般是非标准型的，具有大的参数或结构不确定性。以一种刚性航空器动力学模型举例说明：

其中m是航空器的质量，g_o是重力加速度，u,v,w是质心速度的体轴分量，X,Y,Z是关于质心的体轴气动力，L,M,N是围绕质心的体轴气动扭矩，I_i是体轴的惯性，_T是推力，κ是推力与体轴x之间的角度，φ,θ,ψ是航空器机身体轴相对于水平面的侧倾角，欧拉俯仰角和偏航角，而p,q,r是相应的侧倾率，俯仰率和偏航率。对于这样的模型，可以在每个操作点导出其线性化系统模型，线性化动态系统矩阵A具有以下结构：

从A的参数和结构可知，A具有不确定参数a_ij，而且航空器系统模型是高度非线性的并且是非标准型的。特别是，由于装置的复杂性和其他问题(大的操作范围，外部环境变化，系统故障等)的影响，此类系统的动态函数是不可参数化的。智能逼近技术已经成功地用于处理控制航空器系统的不可参数化不确定性。然而，现有方法主要集中在标准型的航空器系统上，并且不能扩展用于控制非标准型的航空器系统。

发明内容

本发明目的是提供了一种针对非标准型非线性航空器的半全局自适应控制方法。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种针对非标准型非线性航空器的半全局自适应控制方法，包括如下步骤：

1)给出刚性航空器纵向动力学系统模型，线性化矩阵如下：