[发明专利]一种基于反步法控制的舰载机着舰固定时间容错控制方法

权利要求书

1.一种基于反步法控制的舰载机着舰固定时间容错控制方法，其特征在于，所述方法具体步骤如下：

步骤一 建立惯性坐标系下舰载机的六自由度严格反馈非线性仿射模型。；

步骤一 建立惯性坐标系下舰载机的六自由度严格反馈非线性仿射模型。；

步骤二 距离控制设计：给定一条期望轨迹，由位置误差计算得到位置虚拟控制律，由虚拟控制律进一步推出控制航向角和爬升角的虚拟输入控制律，并使用固定时间干扰观测器对外界干扰进行估计及补偿，以此减小舰载机与参考轨迹之间的距离差。

步骤四 自动油门控制设计：计算迎角误差，并由迎角误差计算得到实际输入控制律，即自动油门控制律，并使用固定时间干扰观测器对外界干扰进行估计及补偿，以减小迎角误差。

步骤一中六自由度严格反馈非线性仿射模型建立过程如下：

建立惯性坐标系下舰载机六自由度模型，如附图1所示。O_gx_gy_g是建立在地球上的惯性坐标系，O_bx_by_bz_b为建立在舰载机上的机体坐标系，O_px_py_pz_p表示航迹坐标系。在上述坐标系下舰载机严格反馈非线性仿射模型为

上述方程中，x₁＝[y,z]^T表示惯性坐标系中位置，x₂＝[χ,γ]^T其中χ和γ分别表示航向角和爬升角，ν＝[ν₁,ν₂]^T＝[sinμ,αcosμ]^T为虚拟控制量，x₃＝[θ,β,μ]^T其中θ、β和μ分别表示俯仰角、侧滑角和滚转角，x₄＝[p,q,r]^T其中p、q和r分别表示机体坐标系下各姿态角角速度在机体坐标系中的投影，u_act＝[δ_a,δ_e,δ_r]^T表示副翼、升降舵和方向舵的偏角，δ_p表示发动机油门控制输入量，α为迎角，V_k表示当前舰载机的飞行速度，d_f＝[d_χ,d_γ]^T，d_m＝[d_p,d_q,d_r]^T及d_α表示由舰尾流、海浪等引起的外部未知干扰量，其大小是未知有界的，未知界表示为L₁、L₂和L₃。定义Δ₁＝b₄(ξ-I)u_act+b₄u_f+d_m为执行器故障，ξ＝diag([ξ₁,ξ₂,ξ₃])为执行器损伤增益，为执行器加法故障，且f_i(i＝1,2,3,4,α)，b_i(i＝1,2,3,4,α)参量具体表达式为：

f₄＝f₄(x₃,x₄,Q)

上式中，m为质量，σ表示安装角，T表示当前推力，T_max表示最大推力，l表示翼展长度，ρ表示大气密度，S表示机翼面积，L,M,N分别表示滚转力矩、俯仰力矩和偏航力矩，Y,D,C分别表示升力、阻力和侧力，I_ii(i＝x,y,z)表示舰载机的各惯性参量，系数表示δ对ε的偏导数，即δ＝Y,D,C,L,M,N，ε＝α,β,δ_a,δ_e,δ_r,p,q,r。