[发明专利]舰载无人机纵向着舰控制方法

权利要求书

1.一种舰载无人机纵向着舰控制方法，其特征在于，包括：

建立舰载无人机纵向的非线性动力学模型，并转换成严格反馈模型；

设计自适应反演姿态控制器，结合舰载无人机的当前姿态角与角速度对期望航迹角进行跟踪，并输出升降舵偏角；

设计动力补偿控制器，结合舰载无人机的当前速度与期望速度，对舰载无人机的着舰速度进行跟踪控制，并输出相应的推力；

由严格反馈模型根据接收到的升降舵偏角与推力进行舰载无人机纵向着舰控制。

2.根据权利要求1所述的一种舰载无人机纵向着舰控制方法，其特征在于，所述非线性动力学模型，表示为：

其中，L为升力，F_t为发动机推力，m与g分别为舰载无人机重量和重力加速度，γ为航迹角，α为迎角，V_t是舰载无人机速度，θ为俯仰角，q为俯仰角速率，并且γ＝θ-α，M为纵向的转动力矩，I_yy为纵向的转动惯量；依次表示航迹角γ的导数、迎角α的导数、俯仰角θ的导数、俯仰角速率的导数；

将升力L分解为表示为其中，M_αα+M_qq表示其他参数对俯仰力矩的影响，δ_e为升降舵偏角，为升力曲线斜率，L_o为除了迎角外对升力的其它影响因素，M_α和M_q分别为迎角和俯仰角速度对力矩的影响因素，M_δ为控制俯仰力矩；则舰载无人机纵向的非线性动力学模型重新表示为：

令航迹角状态俯仰角状态x₂＝θ，俯仰角速率状态x₃＝q，控制输入u＝δ，则舰载无人机纵向的非线性动力学模型初步换成以下严格反馈形式：

其中，f₂(x₁,x₂)＝0；g₃(x₁,x₂)＝M_δ；依次表示航迹角状态x₁的导数、迎角状态x₂的导数、俯仰角速率状态x₃的导数；

L_o,M_q均为未知的空气动力学参数，本发明采用自适应方法将未知函数f_i(x₁,…x_i)(i＝1,2,3)用进行近似，其中为定义的未知参数向量，其具体表达式见下文，ψ_i(x₁,…x_i)(i＝1,2,3)为定义的已知回归参数向量，其具体表达式见下文；从而获得最终的严格反馈模型

其中，g₁(x₁)＝1，g₂(x₁,x₂)＝1，g₃(x₁,x₂,x₃)＝M_δ，

3.根据权利要求2所述的一种舰载无人机纵向着舰控制方法，其特征在于，所设计的自适应反演姿态控制器，用于消除期望航迹角状态和航迹角状态x₁之间的误差，期望俯仰角状态和俯仰角状态x₂之间的误差，消除期望俯仰角速率状态和俯仰角速率状态x₃之间的误差；

跟踪误差计算方法为：

跟踪误差状态方程为：

其中，依次表示跟踪误差z₁的导数、跟踪误差z₂的导数、跟踪误差z₂的导数；依次表示期望航迹角状态的导数、期望俯仰角状态的导数、期望俯仰角速率的导数；

飞行过程中的参数向量和为未知量，通过自适应方法进行估计，估计值分别记为和估计误差计算方法为：