[发明专利]一种航空遥感惯性稳定平台鲁棒自适应解耦控制方法

权利要求书

1.一种航空遥感惯性稳定平台鲁棒自适应解耦控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)建立基于惯性稳定平台的框架动力学方程；

所述步骤(1)惯性稳定平台框架动力学方程的建立，分为以下3个部分：

俯仰框架绕俯仰轴的动力学方程为：

横滚框架组件绕横滚轴的动力学方程简化为：

方位框架组件绕方位轴方向动力学方程简化为：

定义：分别将俯仰框架绕着x_f,y_f,z_f三轴的转动惯量定义为J_fx,J_fy,J_fz；横滚框架绕着x_r,y_r,z_r三轴的转动惯量定义为J_rx,J_ry,J_rz；方位框架绕着x_a,y_a,z_a三轴的转动惯量定义为J_ax,J_ay,J_az；为方位框架相对惯性空间的角速度在方位框坐标系的表达，其在x、y、z轴上的投影分别记为为横滚框架相对惯性空间的角速度在横滚框坐标系的表达，其在x、y、z轴上的投影分别记为θ_r为横滚框架相对方位框架转角，为俯仰框架相对横滚框架转角角速度；为俯仰框架相对横滚框架转角角加速度；M_x为俯仰框组件沿x轴受到的综合力矩，M_y为横滚框组件沿y轴受到的综合力矩，M_z为方位框架沿z轴受到的综合力矩；

(2)通过逆系统反馈线性化对稳定平台进行非线性解耦以及鲁棒性提高；

所述步骤(2)中通过逆系统反馈线性化对稳定平台进行非线性解耦控制过程，该过程分为以下3个步骤：

步骤1)首先建立惯性稳定平台伪线性系统方程如式④所示：

其中F表示综合力矩因数，M_d表示综合力矩，同时B表示系数矩阵，f(x)为相关函数，C为系数矩阵，u为系统的输入向量，y为系统的输出向量，x为系统的状态向量；

步骤2)然后求逆系统：忽略掉外部的未知干扰，得到逆系统如式⑤所示：

其中D为y进行二阶求导得到的关于u的Jacobi矩阵；

步骤3)最后根据原伪线性系统和逆系统串联构建反馈线性化的非线性系统进行解耦，它的输入为输出其中为y的二阶求导，为y的一阶求导，所以可由一次积分而来；

(3)通过模型参考自适应控制对逆系统反馈线性化留下的残余耦合进行抑制方法研究，完成解耦控制过程，提高系统整体的控制精度；

所述步骤(3)中通过模型参考自适应控制对逆系统反馈线性化留下的残余耦合进行抑制的控制过程，该过程分为以下2个步骤：

步骤1)先引入自适应的误差信号δ(t)：

δ(t)＝A_p(p)y_p(t)-B_m(p)r(t) ⑥

式中y_p(t)为稳定平台的实际输出信号，y_m(t)为稳定平台的参考模型的输出信号；

当δ(t)＝-A_m(p)e(t)，e(t)＝y_m(t)-y_p(t)时，则取控制律函数为：

式中K(t)，K_i(t)(i＝0,1,...,n)为可调的参数；

步骤2)再引入经典PID控制器控制律函数：

根据公式⑦，⑧，⑨可以得到基于PID的鲁棒参考自适应控制的解耦控制器：

在此公式中：全都是可以被调整的参数的初始值，参数整定或者试凑法都可以获得它们的值；其中系数γ＞0，λ₁＞0，λ₂＞0，λ₃＞0；稳定平台系统就可以通过公式⑩进行模型参考自适应的控制实现稳定，并且达到相应的精度及动态性能。