[发明专利]一种基于位置误差的无人飞行器滑模控制侧滑转弯方法

说明书

本发明是关于一种基于位置误差的无人飞行器滑模控制侧滑转弯方法。其首先根据飞行任务设置期望侧向位置信号，并安装YIS500‑N型MEMS战术级惯性传感系统，测量偏航角与侧向加速度，再通过积分得到侧向速度与位置信号。然后通过设计基于位置误差与积分以及速度的滑模面信号，经过校正叠加后得到偏航角期望信号，与偏航角测量信号进行对比得到偏航角误差信号，再进行误差积分与误差近似微分的解算，并设计基于角度误差与积分微分的滑模信号，通过校正与组合后得到偏航通道的综合控制信号，在滚转通道稳定的情况下，实现无人飞行器的侧滑转弯。该方法的优点在于使得传统侧滑转弯的飞行器稳定有余而快速性不足的问题得以改善。

技术领域

本发明涉及无人飞行器稳定与转弯控制领域，具体而言，涉及一种基于位置误差的无人飞行器滑模控制侧滑转弯方法。

背景技术

飞行器的侧向运动控制，目前普遍采用的方法有两种，其一为侧滑转弯，也就是靠偏航通道的侧滑角提高侧向运动的动力，其主要是通过偏航通道的偏航角稳定控制来实现的。其二为倾斜转弯，其通过滚转通道的滚转提高侧向转弯的向心力。两者相比，侧滑转弯具有稳定性有余而机动能力与快速性不足的特点。当然，在导引阶段按照导引规律进行侧向运动的方式属于特殊情况，不在上述两者方法之列。基于上述背景原因，本发明针对侧滑转弯模式的飞行器，提出了一种采用位置误差与速度误差信息组建滑模面得到偏航角期望信号，并由角度误差与滤波校正构造滑模控制律的方式，解决了传统侧滑转弯快速性不足的问题。

需要说明的是，在上述背景技术部分发明的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于位置误差的无人飞行器滑模控制侧滑转弯方法，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的无人飞行器侧滑转弯稳定有余而快速性不足的问题。

根据本发明的一个方面，提供一种基于位置误差的无人飞行器滑模控制侧滑转弯方法，包括以下步骤：

步骤S10，在无人飞行器上安装YIS500-N型MEMS战术级惯性传感系统，测量飞行器的偏航角与侧向加速度；

步骤S20，根据YIS500-N型MEMS战术级惯性传感系统测量得到的侧向加速度信号，进行两次积分分别得到侧向速度信号与侧向位置信号，并与侧向位置指令信号进行对比，得到侧向位置误差信号；

步骤S30，根据所述的侧向位置误差信号，进行线性积分得到误差积分信号，并与误差信号以及速度信号，组成相应的非线性滑模信号，并通过校正，得到偏航角期望信号；

步骤S40，根据YIS500-N型MEMS战术级惯性传感系统测量得到的偏航角信号与所述的偏航角期望信号进行对比，得到偏航角误差信号，然后进行积分得到误差微分信号，再构造非线性微分器，得到偏航角误差的非线性微分信号；

步骤S50，根据所述的偏航角误差信号、偏航角误差积分信号与偏航角误差的非线性微分信号构造非线性滑模面与偏航通道滑模控制信号，输送给无人飞行器偏航舵系统，即可实现无人飞行器的侧向转弯的质心位置控制。

在本发明的一种示例实施例中，在无人飞行器上安装YIS500-N型 MEMS战术级惯性传感系统，测量飞行器的偏航角与侧向加速度，根据测量得到的侧向加速度信号，进行两次积分得到侧向速度信号与侧向位置信号，并与侧向位置指令信号进行对比，得到侧向位置误差信号包括：

v_z＝∫a_zdt；

z＝∫v_zdt；

e_z＝z-z^d；