[发明专利]一种挠性飞行器无误差压缩的特征建模方法

说明书

本发明一种挠性飞行器无误差压缩的特征建模方法，步骤如下：1)建立挠性飞行器被控对象动力学方程；2)将挠性飞行器动力学转化为精确反馈线性化标准形式；3)求取挠性飞行器的时间尺度，4)选取采样周期T；5)建立刚体模态方程；6)建立三阶特征模型；7)给出特征模型系数的界；从步骤8)开始，在每个控制周期进行循环；8)采用投影梯度方法，或者投影最小二乘方法，辨识特征模型的系数；9)设计三阶自适应控制律；10)返回步骤8)，进入下一个控制周期。

技术领域

本发明涉及航空航天领域，特别是一种挠性飞行器无误差压缩的特征建模方法。

背景技术

特征建模理论是吴宏鑫院士20世纪80年代提出的，经过40多年的研究，在理论和应用上均取得了重要进展，形成了一套完整的实用性很强的自适应控制理论和方法，具有重要的应用前景。特征建模是特征模型理论的关键问题之一。特征建模指的是将被控对象的高阶连续数学模型转化为低阶离散特征模型，并给出系数的界，为低阶控制设计提供基础。对于带有挠性附件的飞行器，目前工程上采用被动控制方法进行控制。被动控制方法是一种仅针对刚体模态进行控制的低阶反馈控制方法。特征模型理论可以给出高阶被控对象设计低阶控制律的机理。具体针对挠性飞行器高阶动力学，可以利用特征模型理论给出其被动控制设计的机理。其中，建立高阶挠性飞行器的低阶特征模型是需要解决的问题。挠性飞行器的特征建模问题已经得到一定的研究。目前存在的问题是：在将飞行器动力学中非线性函数压缩到特征模型的系数中时存在误差，也即所建立的特征模型存在未建模误差，这将导致控制精度降低；特征模型系数的界仅给出了理论研究结果，未给出系数的具体的界。本发明解决了上述问题，给出了挠性飞行器无误差压缩的特征建模方法，并给出了特征模型系数的界，从而为挠性飞行器的低阶控制提供了基础。本发明所提出的方法可以用于挠性高超声速飞行器，带有大型挠性附件的航天器等挠性飞行器，具有较好的通用性。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种挠性飞行器无误差压缩的特征建模方法，通过提出挠性飞行器高阶动力学的无误差压缩方法，解决了其特征模型的未建模动态问题。

本发明的技术方案是：一种挠性飞行器无误差压缩的特征建模方法，步骤如下：

1)建立挠性飞行器被控对象动力学方程；

2)将挠性飞行器动力学转化为精确反馈线性化标准形式；

3)求取挠性飞行器的时间尺度，

4)选取采样周期T；

5)建立刚体模态方程；

6)建立三阶特征模型；

7)给出特征模型系数的界；

从步骤8)开始，在每个控制周期进行循环；

8)采用投影梯度方法，或者投影最小二乘方法，辨识特征模型的系数；

9)设计三阶自适应控制律；

10)返回步骤8)，进入下一个控制周期。

所述建立挠性飞行器被控对象动力学方程的具体形式为：

其中，

x₁＝[φθψ]^T

w_s＝[w_x w_y w_z]^T

φ,θ,ψ分别表示滚动、俯仰和偏航姿态角，w_x,w_y,w_z分别表示滚动、俯仰和偏航姿态角速度，

表示变换矩阵；