[发明专利]基于非仿射非线性无人飞行器鲁棒自适应容错控制方法

权利要求书

1.基于非仿射非线性无人飞行器鲁棒自适应容错控制方法，其特征在于：所述飞行器的系统采用非仿射非线性系统：

                               (5.1)

其中：为状态向量， 为输入向量，为未知有界的外部扰动向量，为非线性函数：

具体控制步骤如下，

1）控制器对所接收信号源输入的参数x_m（m=1,2…..）,其中m表示由m个信号源输入以及滤波器所得的信号源u_m（m=1,2…..）,其中m表示由m个信号源输入以及由辅助系统所得到的不稳定信号源的参数以及飞行器的输出信号x进行处理得到信号变量u_c并将信号变量u_c传输给滤波器以及飞行器以及辅助系统；

2）所述滤波器对所得信号变量u_c进行处理得到信号源u_m并将所得信号源u_m传输给控制器；

3）所述飞行器得到信号变量u_c后通过非仿射非线性系统进行处理得到输出信号x，并将输出信号x输出，并将输出信号x传输给控制器以及辅助系统；

4）所述辅助系统对所得到飞行器的输出信号x以及控制器处理所得信号变量u_c进行处理得到的不稳定信号源的参数并将所得不稳定信号源的参数传输给控制器。

2.根据权利要求1所述的基于非仿射非线性无人飞行器鲁棒自适应容错控制方法，其特征在于：所述步骤1中控制器模型如下：

                       (5.18)

选取在附近，并将在处进行泰勒级数展开得：

             (5.19)

其中：

，     (5.20)

定义，则(5.18)可以又表示为：

                (5.21)

由(5.19)可以看出，如果越接近，则泰勒级数的高阶无穷小量越趋向于0，即                               (5.22)

由于实际中是被设计的控制器所计算出来的，当前时刻是未知的，所以无法直接得到它附近的，于是这里引入滤波器用于估计和确定，引入的滤波器如下：

                            (5.23)

因此由滤波器(5.23)，可以得到，即。于是，通过以上分析，观测器动态方程(5.18)可以表示为：

                (5.24)

定义观测器状态变量的跟踪误差为，利用动态逆，则基于方程(5.24)设计控制律如下：

          (5.25)

控制增益可以由如下的Riccati方程求得：

                                                          (5.26)

其中，。

3.根据权利要求1所述的基于非仿射非线性无人飞行器鲁棒自适应容错控制方法，其特征在于：所述步骤4中辅助系统模型如下：

定义为的估计值，将函数在附近进行一阶泰勒级数展开，可得到：

                (5.7)

其中：

，        (5.8)

基于(5.7)和(5.8)，(5.5)又可以写成如下方程：

                       (5.9)

其中：

                    (5.10)

                                      (5.11)

可以看出是未知的且有界的，定义为：

定义，其中为状态的观测值。针对(5.9)，设计如下观测器：

                  (5.12)

并由如下的自适应律得出；

                                           (5.13)

其中，且是的解，其中，即为一个Hurwitz矩阵。其可以确保估计值处于设定的最小值和最大值之间。滑模项设计如下，

                         (5.14) 

时变参数由如下自适应律更新得到：

                              (5.15)

定义失效因子估计误差为，由观测器方程(5.12)和方程(5.9)，可以得到观测误差动态方程为：

                       (5.16)。