[发明专利]一种弹性体飞行器自适应受限跟踪控制间接法

权利要求书

1.一种弹性体飞行器自适应受限跟踪控制间接法，其特征在于包含如下步骤：

(a)基于指令成型器设计前馈系统，将被跟踪信号与成型器脉冲进行卷积，得到新的成型信号作为后续反馈系统的输入，用于消除飞行器弹性模态的残余振动；

(b)根据弹性体飞行器纵向标称模型建立被控系统，并且将反馈系统设计分解为速度、高度和弹性三个子系统；其中，将弹性模态的影响视为弹性扰动，结合不确定参数和外部扰动，引入被控系统；

(c)针对(b)中的速度和高度子系统，通过引入指令滤波器和辅助系统，设计受限自适应控制器来实现对(a)中得到的成型信号的跟踪，并且保证闭环系统信号一致最终有界。

2.根据权利要求1所述的一种弹性体飞行器自适应受限跟踪控制间接法，其特征在于：所述步骤(a)中，为了消除飞行器弹性模态的残余振动，采用ZVD成型器设计前馈系统对被跟踪指令信号进行预处理，即根据弹性模态特征参数(阻尼因子和自然频率)计算得到输入成型器脉冲序列，然后与跟踪信号V_d和h_d分别进行卷积得到成型信号和作为反馈系统的输入；所述步骤(b)中，将弹性模态的影响视为弹性扰动，结合不确定参数和外部扰动建立被控系统，将整个反馈控制环节分解成为三个子系统，分别为速度、高度和弹性子系统，其中，燃油当量比Φ被用来控制速度子系统，利用自适应反步法设计升降舵偏转角δ_e来调节高度子系统，并且通过调节鸭翼偏转角δ_c消除飞行航迹角动态中的非最小相位特性，弹性子系统的动态响应过程由上述得到的飞行器刚体动态及控制输入确定；所述步骤(c)中，基于Lyapunov方法，通过引入指令滤波器和设计辅助系统来反映饱和限制所带来的影响，将其状态应用于自适应受限跟踪控制方案的设计，并且在线估计飞行器的不确定参数。

3.根据权利要求2所述的一种弹性体飞行器自适应受限跟踪控制间接法，其特征在于：针对速度子系统，定义误差z₁＝x₁-x_1d，x_1d为成型速度指令信号设计标称控制率：

u1c=(g^1+τ1)-1[-K1(z1-ψ1)-f^1+gsinx3-Tanh(z1)ρd1θ^d1+x·1d]]]>

其中，K₁>0为控制器设计参数，Tanh(z₁)＝tanh(z₁/ε₁)，ε₁>0，假设未知时变扰动d₁的能量有限，于是存在已知光滑函数和未知有界常数使得和分别为未知函数f₁和g₁的估计值，τ1=ρ‾(g^1)+Δ1,Δ1>0]]>保证的非奇异性，且ρ‾(g^1)=ζg1Mg1,|wg1|<]]>ζg1,|θ^g1|<Mg1,]]>ψ₁是辅助系统的状态，用来反映对标称控制率u_1c的幅值限制效果，设计辅助系统为：

ψ·1=-K11ψ1-1ψ1F1+(g^1+τ1)(u1-u1c),|ψ1|≥σ10,|ψ1|<σ1]]>

其中，K₁₁>0为辅助系统设计参数，Δu₁＝u₁-u_1c，通过选择合适的常数σ₁>0来满足跟踪性能要求，并且未知系统参数和的自适应更新率为：

θ^·f1=Λf1[z1wf1-βf1θ^f1],]]>θ^·g1=Λg1[z1wg1-βg1θ^g1],]]>θ^·d1=Λd1[z1Tanh(z1)ρd1-βd1θ^d1]]]>

其中，Λf1>0,Λg1>0,Λd1>0,βf1>0,βg1>0,βd1>0,]]>最后通过指令滤波器对标称控制率u_1c作用

后得到满足输入饱和限制的控制信号u₁。