专利名称：一种基于控制力受限情况下飞行器航迹倾角反演控制方法
技术领域：
本发明涉及一种基于控制力受限情况下飞行器航迹倾角反演控制方法，它是针对飞行器纵向平面动态模型，通过定义辅助分析系统，采用输入饱和误差动态放大的方法，实现一种基于控制输入饱和的反演控制方法，用于飞行器航迹倾角的控制，属于自动控制技术领域。
背景技术：
飞行器的航迹倾角就是飞行速度方向与水平方向夹角，是重要的飞行器运动参 数。通过稳定精确控制航迹倾角，不仅能保证飞行器按照预定轨迹航行，还能保证飞行器的飞行高度。飞行器纵向模型属于非线性强耦合系统，对于它的控制具有一定难度。由于要求飞行器航迹倾角能快速精确跟踪预定轨迹，所以对控制方法的设计提出了较高要求。近年来，许多先进的控制方法被用到飞行器航迹倾角的控制中，其中反馈线性化方法是最常用的一种。但是反馈线性化方法存在一些缺陷，比如要求不确定部分满足匹配条件，对建模误差敏感等。反演控制是针对下三角系统而提出的控制方法，通过把一个系统分成多个子系统，结合Lyapunov函数对每个子系统设计虚拟控制量，逐层递进，最终得到实际控制律。在实际的动态系统中，饱和是最常见的执行器非线性。它严重影响系统的性能从而导致计算的不准确。对于飞行器系统，按照实际工程的要求，由于执行器的限制，控制律的大小通常有一定的限制，过大的控制律值难以实现，在这种限制下进行系统控制设计是一个很有意义的命题，这就是“控制输入饱和”问题。这种技术背景下，本发明给出一种基于控制输入饱和的反演控制方法，用于控制飞行器航迹倾角。采用这种控制保证了闭环系统在限定大小的控制输入下全局稳定性，实现了飞行器航迹倾角对预定轨迹的快速且精确跟踪。
发明内容
I、发明目的本发明的目的是克服现有控制技术的不足，提供一种基于控制力受限情况下飞行器航迹倾角反演控制方法，用以控制飞行器航迹倾角，它保证闭环系统全局稳定，实现飞行器航迹倾角对预定轨迹的快速且精确跟踪。本发明是一种基于控制力受限情况下飞行器航迹倾角反演控制方法，其设计思想是针对飞行器纵向模型，设计辅助分析系统，将输入饱和误差动态放大，补偿控制输入的不足；将整个系统分成三个子系统，逐步设计虚拟控制量，最终得到大小受限的实际控制律，不仅能保证闭环控制系统的全局稳定性，同时实现了飞行器航迹倾角对预定轨迹的快速且精确跟踪。2、技术方案下面结合流程框图4中的步骤，具体介绍该设计方法的技术方案。本发明一种基于控制力受限情况下飞行器航迹倾角反演控制方法，该方法具体步骤如下第一步飞行器纵向模型构建与状态变换闭环控制系统采用负反馈的控制结构，输出量是飞行器航迹倾角，输入量是舵面偏角。所设计的闭环控制系统主要包括控制器环节、辅助分析系统环节和系统模型这三个部分，其结构布局情况见图I所示。飞行器纵向模型描述如下
权利要求
1. 一种基于控制力受限情况下飞行器航迹倾角反演控制方法，其特征在于该方法具体步骤如下 步骤一飞行器纵向模型构建与状态变换 闭环控制系统采用负反馈的控制结构，输出量是飞行器航迹倾角，输入量是舵面偏角；所设计的闭环控制系统包括控制器环节、辅助分析系统环节和系统模型这三个部分； 飞行器纵向模型描述如下
全文摘要
一种基于控制力受限情况下飞行器航迹倾角反演控制方法，该方法有四大步骤步骤一飞行器纵向模型构建与状态变换；步骤二基于控制输入饱和的反演控制设计；步骤三跟踪性能检验与参数调节；步骤四设计结束。本发明是针对飞行器纵向平面动态模型，通过定义辅助分析系统，采用输入饱和误差动态放大的方法，实现一种基于控制输入饱和的反演控制方法，用于飞行器航迹倾角的控制。它在航天航空自动控制技术领域里具有较好的实用价值和广阔的应用前景。
文档编号G05D1/08GK102654772SQ20121015094
公开日2012年9月5日 申请日期2012年5月15日 优先权日2012年5月15日
发明者刘金琨, 郭一 申请人:北京航空航天大学