[发明专利]一种基于非线性滑模的飞行器姿态稳定跟踪控制方法

说明书

本发明是关于一种基于非线性滑模的飞行器姿态稳定跟踪控制方法，属于飞行器过载控制技术领域。其采用陀螺仪测量飞行器偏航角信号，并与偏航角指令信号进行比较得到偏航角误差信号，同时构造非线性差分网络得到两路非线性差分信号，然后再进行非线性变换，得到两路非线性信号。再此基础之上，综合几类差分信号与非线性信号以及误差信号形成非线性滑模信号。由滑模信号进行非线性变换得到最终的偏航通道综合控制信号，输送给飞行器偏航舵系统，实现飞行器偏航角对给定信号的跟踪。该方法的优点在于采用滑模控制提高了系统的鲁棒性，同时也无需采用速率陀螺仪测量偏航角速率信号，因而降低了控制成本。

技术领域

本发明涉及飞行器控制技术领域，具体而言，涉及一种采用非线性滑模的飞行器姿态稳定跟踪控制方法。

背景技术

姿态稳定与控制是飞行器控制的主要核心任务，其决定了整个系统的稳定裕度。同时，姿态稳定为核心的姿态控制方法也是目前为止应用最为广泛的控制方法。与之对应的过载控制与设计方法尽管有良好的机动性，但可靠性远远不如姿态控制方法，因而应用不如姿态控制广泛。

但传统的姿态控制需要测量飞行器的姿态角与姿态角速率，因此需要安装姿态陀螺仪测量姿态角，同时还需要安装速率陀螺仪，测量飞行器的姿态角速率。这样尽管保证了系统的优良稳定性，但大大的增加了控制成本。

基于以上背景原因，本发明提出了一种仅测量飞行器的姿态角，然后采用非线性差分网络构造两路差分信号，并采用非线性变换组成滑模面形成滑模控制的方法。通过滑模控制的良好鲁棒性来弥补角速率测量反馈不足带来的稳定裕度不足问题，从而降低了飞行器稳定控制的成本。

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非线性滑模的飞行器姿态稳定跟踪控制方法，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控制测量成本过高与稳定裕度不足的问题。

根据本发明的一个方面，提供一种基于非线性滑模的飞行器姿态稳定跟踪控制方法，包括以下步骤：

步骤S10，采用陀螺仪对飞行器的偏航角进行测量，再根据飞行器飞行任务设置偏航角期望值，进行比较得到偏航角误差信号；

步骤S20，根据所述的偏航角误差信息，构造差分网络，得到两路差分信号；

步骤S30，根据所述的两路差分信号，分别设计非线性变换，得到两路差分信号的非线性变化信号；

步骤S40，根据所述的飞行器的偏航角误差信号，两路差分网络的差分信号，以及其非线性变换后的信号，经过线性叠加，构造非线性滑模面信号；

步骤S50，根据所述的非线性滑模面信号，进行非线性运算，得到最终的偏航通道综合信号，输送给飞行器偏航通道偏航舵系统，控制飞行器偏航角对给定信号的跟踪。

在本发明的一种示例实施例中，根据所述的偏航角误差信息，构造差分网络，得到两路差分信号包括：

θ₂(n+1)＝θ₂(n)+θ_d2T₀；