[发明专利]一种iPI无模型自适应全局非奇异快速终端滑模控制方法

权利要求书

1.一种iPI无模型自适应全局非奇异快速终端滑模控制方法，其特征在于：包括，

根据能量守恒定律，建立高超声速飞行器气动热地面模拟系统数学模型及无模型控制的超局部模型；

利用非线性ESO观测器对所述高超声速飞行器气动热地面模拟系统进行未知扰动预测；

基于全局非奇异快速终端滑模面削弱趋近抖振、收敛速度慢、奇异问题；

根据滑模可达性条件定义等效控制率和自适应趋近律，得到滑模控制率，完成目标跟踪；

所述高超声速飞行器气动热地面模拟系统包括，非接触辐射加热器、电功率调节装置和量热传感器；

根据所述能量守恒定律建立输入输出能量守恒等式，得到当前温度T₁和双向晶闸管的导通角α之间的数学关系，如下，

其中，等式左边U_I为输入电压即电源两端电压，R为非接触辐射加热器的电阻之和，α为双向晶闸管的导通角，等式右边分别为用于非接触辐射加热器自身消耗的内能、对流换热过程中损失的热能、热传导过程中损失的热能、热辐射效应输出的热能，c、m、T₁、T₀、A、ε、Δt分别为非接触辐射加热器的比热容、质量、当前温度、初始温度、表面积、黑度系数、工作时间，β、λ、σ、F分别为对流换热系数、导热系数、斯蒂芬-玻尔兹曼常数、角系数。

2.根据权利要求1所述的iPI无模型自适应全局非奇异快速终端滑模控制方法，其特征在于：包括，

当被控对象模型是单输入单输出系统时，则将所述被控对象模型转变成所述无模型控制的超局部模型，如下，

y⁽ⁿ⁾＝G+χu(t)

其中，y⁽ⁿ⁾表示为输出量y对时间t的n阶导数，n一般取1或者2，u(t)表示为输入量，G表示为所有未知扰动的集合，既包含了外界扰动和系统内部非线性扰动，χ表示为非物理意义的可调参数。

3.根据权利要求2所述的iPI无模型自适应全局非奇异快速终端滑模控制方法，其特征在于：包括，

根据所述无模型控制的超局部模型，将所述输入输出能量守恒等式两边除以△t并进行移项，得到所述高超声速飞行器气动热地面模拟系统的数学模型，如下，

其中，为T₁对时间Δt的导数，α分别对应所述无模型控制的超局部模型中的y⁽ⁿ⁾、u；而sin2α给系统带来的是周期性的震动，并没有对系统整体的收敛产生影响，含有sin2α的项看作输入扰动，AεσFT₁⁴看作系统的高阶输出扰动，因此看作既包含输入扰动又包含输出扰动的全部扰动之和，对应于超局部模型的G，G可以通过观测器来观测。

4.根据权利要求3所述的iPI无模型自适应全局非奇异快速终端滑模控制方法，其特征在于：还包括，

T₁＝x₃,G＝x₄

其中，x₃为输出的实际值T₁，x₄为全部扰动G，为x₃的一阶微分，为x₄的一阶微分，γ为x₄的一阶微分,χ表示为非物理意义的可调参数；

对所述高超声速飞行器气动热地面模拟系统进行未知扰动预测，建立所述非线性ESO观测器，如下，

e₁＝z₁-x₃,e₂＝z₂-x₄

β₁0,β₂0

其中,z₁为x₃的估计值，z₂为x₄的估计值，为z₁的一阶微分，为z₂的一阶微分，β₁和β₂是调参增益，