[发明专利]考虑气动非线性的飞行器旋转稳定控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种考虑气动非线性的飞行器旋转稳定控制系统及方法，该系统中考虑气动非线性的二阶滑模控制和双层自适应控制，使得该系统能够在飞行器在做大攻角机动，出现气动非线性的情况下控制飞行器，通过在状态方程中引入考虑气动非线性扰动来给出更为合理的控制指令，进而通过控制指令抵消气动非线性引起的扰动对飞行器的不良影响，通过在控制律中引入滑模面，来保证旋转角误差及旋转角速度误差收敛至0，从而完成本发明。

技术领域

本发明涉及旋转稳定控制技术领域，具体涉及一种考虑气动非线性的飞行器旋转稳定控制系统及方法。

背景技术

在飞行器旋转稳定控制领域，气动非线性是影响飞行器旋转稳定的诸多因素之中较为常见且严重的一种，飞行器在做大攻角机动时，气动力呈现明显的非线性特性，一旦出现旋转失效，轻则会影响机体稳定，重则会引起机体失控，造成无法预料的严重后果。因此，考虑气动非线性是当前旋转稳定控制系统设计过程中无法回避的问题。

由于上述原因，本发明人对现有的飞行器旋转稳定控制系统做了深入的研究，设计出一种能够解决上述问题的考虑气动非线性的飞行器旋转稳定控制系统及方法。

发明内容

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种考虑气动非线性的飞行器旋转稳定控制系统及方法，该系统中考虑气动非线性的二阶滑模控制和双层自适应控制，使得该系统能够在飞行器在做大攻角机动，出现气动非线性的情况下控制飞行器，通过在状态方程中引入考虑气动非线性扰动来给出更为合理的控制指令，进而通过控制指令抵消气动非线性引起的扰动对飞行器的不良影响，通过在控制律中引入滑模面，来保证旋转角误差及旋转角速度误差收敛至0，从而完成本发明。

具体来说，本发明的目的在于提一种供考虑气动非线性的飞行器旋转稳定控制系统，该系统能够在飞行器做大攻角机动，出现气动非线性的情况下提供用于控制飞行器的舵机控制律，从而使得飞行器旋转通道稳定；其中，所述控制系统通过下式(一)解算舵机控制律，

本发明所具有的有益效果包括：

(1)在根据本发明提供的考虑气动非线性的飞行器旋转稳定控制系统及方法中，在考虑气动非线性的基础上进行旋转控制，并保证飞行器旋转通道的稳定；

(2)在根据本发明提供的考虑气动非线性的飞行器旋转稳定控制系统及方法中，引入二阶滑模面，该滑模面可以保证旋转角误差收敛至0，旋转角速度误差收敛至0，即实现飞行器旋转稳定控制；

(3)在根据本发明提供的考虑气动非线性的飞行器旋转稳定控制系统及方法中，能够在有限时间实现对飞行器旋转稳定控制，达到快速控制的目的，具有极高的工程实践价值。

附图说明

图1示出本发明实验例1中，利用考虑气动非线性的飞行器旋转稳定控制方法在不同攻角的气动系数下获得的旋转角变化曲线；

图2示出本发明实验例1中，利用考虑气动非线性的飞行器旋转稳定控制方法在不同攻角的气动系数下获得的旋转角速度变化曲线；

图3示出本发明实验例1中，利用考虑气动非线性的飞行器旋转稳定控制方法在不同攻角的气动系数下获得的舵偏角变化曲线；

图4示出本发明实验例2中，利用考虑气动非线性的飞行器旋转稳定控制方法在不同攻角的气动系数下获得的旋转角变化曲线；

图5示出本发明实验例2中，利用考虑气动非线性的飞行器旋转稳定控制方法在不同攻角的气动系数下获得的旋转角速度变化曲线；

图6示出本发明实验例2中，利用考虑气动非线性的飞行器旋转稳定控制方法在不同攻角的气动系数下获得的舵偏角变化曲线；

图7示出本发明实验例3中，飞行器分别在考虑气动非线性的飞行器旋转稳定控制方法、SMC和TMC控制下的旋转角速度变化曲线；