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专利号: 202110111633X
申请人: 曲阜师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于输出信息的高超声速飞行器轨迹跟踪控制方法,其特征在于,包括以下步骤:

1)利用输入输出线性化技术,把高超声速飞行器纵向模型转化为含有集总干扰(外部干扰和参数不确定性的总和)的输入输出模型;

2)根据1)建立的输入输出模型,设计固定时间扩张状态观测器估计未知干扰和输入输出模型的状态;

3)基于固定时间扩张状态观测器和系统的输出值,设计固定时间连续终端滑模面,进一步得到高超声速飞行器系统的固定时间连续终端滑模轨迹跟踪控制方案。

2.根据权利要求1所述的一种基于输出信息的高超声速飞行器轨迹跟踪控制方法,其特征在于,步骤1中,建立模型的具体过程如下:高超声速飞行器系统的纵向模型为:其中,V,h,α,γ,q分别表示飞行器的速度,高度,攻角,航迹角以及俯仰角速率;μ为地球引力常数,r=h+R,R为地球半径,Myy为控制力矩,Iyy为转动惯量,r=h+ReCL=0.6203α,CD2

=0.6450α +0 .0043378α+0.003772,CM(δ)=ce(δE+d2(t)‑α) , 

2 ‑6

CM(α)=‑0.035α+0.036617α+5.3261×10 ,,发动机的二阶动力学模型为:其中,βc为发动机节流阀设定指令,β为发动机节流阀,ωn为发动机动力学的无阻尼自T T

然频率,ξ为阻尼比;控制输入u选为u=[βc,δe] ,δe为升降舵偏角指令,输出为y=[V,h] ;系统(1.1)的输入输出线性化模型为:其中,

定义跟踪误差eh=h‑hd,eV=V‑Vd.误差系统描述为:其中, 。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于输出信息的高超声速飞行器轨迹跟踪控制方法,其特征在于,步骤2中,基于系统(1.4)设计固定时间扩张状态观测器估计未知干扰和输出误差的一阶和高阶微分,固定时间扩张状态观测器设计为:其中 ε1h,ε2h,ε3h,ε4h分别为eh,的估计;ε1V,ε2V,和ε3V分别为eV, 的估计.参数满足αih∈(0,1),αjV∈(0,1),βih>1,βiV>

1, 

l1h,l1V,l2h,l2V为充分小的常数,Y1>Hh,Y2>HV,i=1,2,3,4,5,j=

1,2,3,4.固定时扩张状态观测器参数选择应满足如下条件:。

4.根据权利要求1‑3任一项所述的一种基于输出信息的高超声速飞行器轨迹跟踪控制方法,其特征在于,步骤3中,基于固定时间扩张状态观测器和系统的输出值,设计固定时间连续终端滑模面,进一步得到高超声速飞行器系统的固定时间连续终端滑模轨迹跟踪控制器:

其中,

B0为矩阵B的标称值.

进一步设计如下固定时间连续终端滑模控制器:其中η1>0,η2>0,,p>0 。