[发明专利]舰载机垂尾损伤故障自适应容错控制器设计方法及控制系统

权利要求书

1.舰载机垂尾损伤故障自适应容错控制器的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：建立垂尾损伤的舰载机非线性模型，将舰载机非线性模型线性化，并解耦成纵向、横向线性模型；

步骤2：针对纵向通道设计自适应容错控制器；

根据纵向线性模型状态方程矩阵A_lon、B_lon、C_lon计算得到高频增益矩阵

其中，s是频域中的一个量，ξ_lonm(s)为纵向系统关联左乘矩阵，G_lon(s)为纵向系统传递函数矩阵，C_lon1、C_lon2分别为纵向系统状态方程矩阵C阵的第一行和第二行，A_lon、B_lon分别为纵向系统状态方程矩阵的A、B阵；

根据纵向传递函数相对阶特点，选择关联矩阵为

ξ_lonm(s)＝diag{s-p₁,(s-p₂)(s-p₃)}

p₁,p₂,p₃为配置的稳定极点；则纵向参考模型为

其中，W_lonm(s)为纵向系统参考模型，[Δr_lon](t)为有界的参考输入；

纵向控制律为

其中，由自适应律更新；纵向控制输入Δu_lon＝[Δδ_e Δδ_T]，Δδ_e为升降舵偏，Δδ_T为油门偏量；纵向通道参考输入Δr_lon＝[ΔV_c Δθ_c]，ΔV_c为速度参考输入偏量，Δθ_c为俯仰角参考输入偏量；纵向通道状态反馈Δx_lon＝[ΔV Δα Δq Δθ]，分别为速度偏量，迎角偏量，俯仰角速率偏量，俯仰角偏量；

步骤3：针对侧向通道设计自适应容错控制器；

根据侧向线性模型状态方程矩阵A_lat、B_lat、C_lat计算得到高频增益矩阵

其中，ξ_latm(s)为侧向系统关联左乘矩阵，G_lat(s)为侧向系统传递函数矩阵，C_lat1、C_lat2分别为侧向系统状态方程矩阵C阵的第一行和第二行，A_lat、B_lat分别为纵向系统状态方程矩阵的A、B阵；

根据G_lat(s)的阶次特点，选择关联矩阵

ξ_latm(s)＝diag{(s-p₁)(s-p₂),(s-p₃)(s-p₄)}

p₁,p₂,p₃,p₄为配置的稳定极点；则侧向参考模型为

其中，W_latm(s)为侧向系统参考模型，[Δr_lat](t)为有界的参考输入。

根据前述设计，侧向控制律为

其中，由自适应律更新；侧向控制输入Δu_lat＝[Δδ_a Δδ_r]，Δδ_a为副翼舵偏，Δδ_r为方向舵偏量；侧向参考输入Δr_lat＝[Δβ_c Δδ_c]，Δβ_c为侧滑角参考输入偏量，Δφ_c为滚转角参考输入偏量；侧向通道状态反馈Δx_lat＝[Δβ Δp Δr Δφ]，分别为侧滑角偏量，滚转角速率偏量，偏航角速率偏量，滚转角偏量。