[发明专利]一种基于鲁棒伺服增益调度无人机控制器的设计方法

权利要求书

1.一种基于鲁棒伺服增益调度无人机控制器的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：建立变结构无人机的纵向LPV系统模型

采用基于函数替代法的改进模型线性化处理方法，通过改进对建立LPV系统模型的函数替换法，建立了变结构无人机的纵向LPV系统模型，纵向LPV系统模型表达式如下：

其中表示的是LPV系统的状态变量，表示系统的输出变量，表示系统的控制输入，表示系统的时变参数，实际系统中时变参数是有界的；

S2：引入额外状态和结构矩阵

采用基于结构矩阵的变增益控制方法，引入额外状态和结构矩阵，对控制器结构进行简化，结构矩阵的表达式为下式：

其中，矩阵中的元素为

S3：得到控制器结构表达式

利用步骤S2中的基于结构矩阵的变增益控制方法得到控制器结构的初步表达式，将其简化后最终结构表达式，如下式：

u＝K_py+K_Ix_I

其中，x_I＝y/s，

2.根据权利要求1所述的一种基于鲁棒伺服增益调度无人机控制器的设计方法，其特征在于：基于函数替代法的改进模型线性化处理方法包括以下步骤：

S101：将非线性时变系统的原始表达式利用x₁与x₂表达

设x₁表示非线性时变系统表达式的线性部分，x₂表示非线性部分，将x₁与x₂代入非线性时变系统表达式，得到如下表达式：

设δ＝[θ x₂]，非线性时变系统此时的系统表达式如下：

针对函数h(δ,u)和p(δ)对于输入变量u和非线性部分x₂存在如下映射规则：

h(δ,u)＝f_h(δ)u

p＝f_px₂

设x₂的维数为n，得到下式：

将上式代入中，得到非线性时变系统此时的系统表达式如下：

其中，A(ρ)＝[g(ρ) f_h(ρ)]^T,B(ρ)＝f_h(ρ)并且时变参数集ρ＝δ＝[θ x₂]^T，参数集中包含了外部时变参数和非线性部分；

S102：对参数集中的非线性部分线性化

对于非线性时变系统原始表达式，其状态变量包括x₁、x₂与x₃，其中x₁表示线性部分；x₂表示非线性系统的可测部分，x₃表示非线性系统的不可测部分，将x₁、x₂与x₃代入非线性时变系统原始表达式中，非线性时变系统此时的系统表达式如下：

将中时变参数θ用变量x₁，x₂和x₃替换，得到只包含变量x₂非线性系统结构表达式，对系统模型的线性化处理过程结束,只包含变量x₂非线性系统结构表达式如下：

其中，p＝f_px₁，h＝f_hx₁，变量dx₃＝x₃-x₃₀中的x₃₀表示x₃在x₀处的线性化。

3.根据权利要求2所述的一种基于鲁棒伺服增益调度无人机控制器的设计方法，其特征在于：在所述步骤S101中，非线性时变系统的原始表达式如下：

其中，x表示系统的变量状态，u表示系统控制输入，y表示系统输出，θ表示变参数向量。