[发明专利]一种无人直升机自适应低阶控制器

权利要求书

1.一种无人直升机自适应低阶控制器，其特征在于，包括：

规划与辨识器，包括规划器和辨识器，所述规划器用于监视被控系统的控制输入和控制输出，当被控系统的稳态控制输出不满足预设要求时，利用所述辨识器进行在线辨识并启动结构滤波器、内模控制器和双环滑模控制器进行控制器参数修正；

结构滤波器，用于对所述内模控制器的滤波环节进行修正控制；

内模控制器，用于对被控系统的内部模型和反馈修正进行预测控制；

双环滑模控制器，用于对姿态角和姿态角速度进行跟踪控制；

控制分量综合模块，用于对所述结构滤波器、内模控制器和双环滑模控制器输出的控制分量求和，得到被控系统的控制量；

所述结构滤波器输出的控制分量为：

其中，k_f为滤波控制器参数，当被控系统的稳态控制输出不满足预设要求时，k_f＝0；θ(s)为俯仰角，ω_z和ξ_z分别为二阶微分环节的系统带宽和阻尼；ω_f和ξ_f分别为二阶震荡环节的系统带宽和阻尼；s为复频域变量。

2.根据权利要求1所述的一种无人直升机自适应低阶控制器，其特征在于，所述辨识器根据被控系统的控制输入和控制输出，从一组给定的模型类中确定一个与被控系统等价的模型，对不满足预设要求的被控系统的参数进行修正。

3.根据权利要求1所述的一种无人直升机自适应低阶控制器，其特征在于，所述内模控制器输出的控制分量为：

其中，k_i为组成内模控制器的一个惯性环节系数，k_in为一个无阻尼震荡环节系数，s为复频域变量，θ(s)为俯仰角，ω_d为震荡带宽。

4.根据权利要求1所述的一种无人直升机自适应低阶控制器，其特征在于，所述双环滑模控制器输出的控制分量为：

τ₂₁(s)＝-(k_p+k_ds)θ(s)

其中，s为复频域变量，θ(s)为俯仰角，ξ_B为系统期望的阻尼，ω_B为系统期望的闭环系统带宽。

5.根据权利要求4所述的一种无人直升机自适应低阶控制器，其特征在于，所述

6.根据权利要求1所述的一种无人直升机自适应低阶控制器，其特征在于，所述控制分量综合模块得到的控制量为：

τ₂(s)＝τ₂₁(s)+τ₂₂(s)+τ₂₃(s)

其中，τ₂₁(s)为双环滑模控制器输出的控制分量，τ₂₂(s)为内模控制器输出的控制分量，τ₂₃(s)为结构滤波器输出的控制分量。

7.根据权利要求1所述的一种无人直升机自适应低阶控制器，其特征在于，所述双环滑模控制器包括内环滑模控制器和外环滑模控制器，所述内环滑模控制器跟踪姿态角速度，所述外环滑模控制器跟踪姿态角。