[发明专利]一种应用于无人机直流供电系统的有源稳定方法

权利要求书

1.一种针对无人机直流供电系统的有源稳定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：建立积分线性误差模型：

步骤2：基于积分线性误差模型设计满足李雅普诺夫稳定性的非线性控制器：

步骤3：设计有源稳定器，进而得到积分线性误差模型的控制输入：

步骤4：将控制输入v带入积分线性误差模型，进行比较计算，得到雅可比矩阵A；

步骤5：调节有源稳定器比例增益，使得A的全部特征值实部小于零且靠近虚轴的特征值为一对相同实根，即系统处于临界阻尼状态。

2.如权利要求1所述的一种针对无人机直流供电系统的有源稳定方法，其特征在于，所述步骤1中建立积分线性误差模型包括以下子步骤：

子步骤1：针对无人机直流供电系统的一般模型：

其中，x是一个n阶的向量，表征系统的状态变量；u是一个标量，表征系统的控制量；y是一个标量，表征系统的输出量；f(x)、g(x)和h(x)为非线性光滑函数；

子步骤2：寻找输出函数z₁＝w(x)，且输出函数满足以下条件：

其中，L_fw(x)为h关于f的Lie导数，表达式如下：

当重复计算同一向量场，记为：

子步骤3：通过新的输出函数z₁＝w(x)，将状态空间平均模型化为积分线性模型：

其中，v是一个标量，表征虚拟控制量；d_i，i＝1，…，n，表征系统的干扰量。子步骤4：将e₁＝z₁-z₁^*，e₂＝z₂-z₂^*，…，e_n＝z_n-z_n^*带入积分线性模型，可得积分线性误差模型：

其中，z_i^*，i＝1，…，n，表征系统状态变量的参考值。

3.如权利要求1所述的一种针对无人机直流供电系统的有源稳定方法，其特征在于，所述步骤2中，所述非线性控制器表达式为：

v_c＝c(e)

其中，c(e)为非线性光滑函数，表征系统的控制量。根据设计方法的不同c(e)可以是滑模控制、反馈线性化控制和有限时间控制。

4.如权利要求1所述的一种针对无人机直流供电系统的有源稳定方法，其特征在于，所述步骤3中，有源稳定器记为：

v_p＝-k_pe_n

其中，kp是有源稳定器的比例增益。

将有源稳定器的输出vp直接补偿至非线性控制器vc，进而获得积分线性误差模型的控制输入：

v＝v_c+v_p＝c(e)-k_pe_n。

5.如权利要求1所述的一种针对无人机直流供电系统的有源稳定方法，其特征在于，所述步骤4中，将控制输入v带入积分线性误差模型得：

将上式在点处泰勒级数展开，得

若积分线性误差模型可以在零点处展开，则

若积分线性误差模型不能在零点处展开，则选择零附近的值；

基于积分线性误差模型在点处的泰勒级数展开式，可得雅可比矩阵A：