[发明专利]载人飞行器飞行姿态控制方法、系统及载人飞行器

说明书

本申请是关于一种载人飞行器飞行姿态控制方法、系统及载人飞行器。该载人飞行器飞行姿态控制方法，包括：通过跟踪微分器对输入的飞行器的期望姿态值进行处理，得到所述期望姿态值的微分参数值；通过状态观测器对获取的飞行器的当前姿态值进行处理，得到所述当前姿态值的姿态反馈值；根据所述期望姿态值的微分参数值与所述当前姿态值的姿态反馈值进行运算，得到设定误差值；通过非线性控制器对所述设定误差值进行处理，输出控制飞行姿态的第一控制值以控制所述飞行器的飞行姿态。本申请方案，具有较好的自抗干扰能力，可以提高载人飞行器飞行稳定性。

技术领域

本申请涉及飞行器及控制技术领域，尤其涉及一种载人飞行器飞行姿态控制方法、系统及载人飞行器。

背景技术

目前，飞行器技术中，稳定控制十分重要，各种控制算法被运用在无人飞行器或载人飞行器的飞行姿态的稳定控制中。常用的控制器有PID(Proportion IntegrationDifferentiation比例积分微分)控制器、反步法控制器等。其中PID控制器因为其简单、高效的优点被广泛应用。

传统的PID控制方法中，涉及的参数主要包括P、I、D三个参数，其中P为比例参数，I为积分参数，D为微分参数。三个参数的计算值运算得到一个输出的控制值，控制调节缩小飞行姿态的姿态误差。

但是，相关技术中，在飞行器飞行过程中，存在很多干扰，例如气流干扰、飞机重心不平横、动力参数不一致等等外在或内在干扰。PID控制虽然参数简单，但是其鲁棒性较差，存在不同程度的局限性和瓶颈问题，而且抗干扰能力较差，例如：初始控制力过大容易造成系统震荡或严重超调；为了消除残差而设置的积分环节，会使系统的控制响应滞后；微分信号只能近似实现，容易受到噪声的污染，控制效果差。

因此，相关技术的飞行姿态控制方法有待继续改进。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种载人飞行器飞行姿态控制方法、系统及载人飞行器，具有较好的自抗干扰能力，可以提高载人飞行器飞行稳定性。

本申请第一方面提供一种载人飞行器飞行姿态控制方法，包括：

通过跟踪微分器对输入的飞行器的期望姿态值进行处理，得到所述期望姿态值的微分参数值；

通过状态观测器对获取的飞行器的当前姿态值进行处理，得到所述当前姿态值的姿态反馈值；

根据所述期望姿态值的微分参数值与所述当前姿态值的姿态反馈值进行运算，得到设定误差值；

通过非线性控制器对所述设定误差值进行处理，输出控制飞行姿态的第一控制值以控制所述飞行器的飞行姿态。

在一种实施方式中，所述通过非线性控制器对所述设定误差值进行处理，输出控制飞行姿态的第一控制值之后，还包括：

根据所述第一控制值与所述当前姿态值的姿态反馈值进行运算，输出控制飞行姿态的第二控制值以控制所述飞行器的飞行姿态。

在一种实施方式中，所述通过跟踪微分器对输入的飞行器的期望姿态值进行处理，得到所述期望姿态值的微分参数值，包括：

采用跟踪微分器并使用最速控制综合函数，对输入的飞行器的期望姿态值按第一预设算法进行处理，输出期望姿态角及所述期望姿态角的微分值。

在一种实施方式中，所述通过状态观测器对获取的飞行器的当前姿态值进行处理，得到所述当前姿态值的姿态反馈值，包括：

采用状态观测器，对获取的飞行器的当前姿态值按第二预设算法进行处理，得到观测姿态值、观测姿态微分值、当前飞行器的扰动反馈值。