[发明专利]基于鲁棒伺服控制与模型自适应控制的控制方法及控制器

权利要求书

1.基于鲁棒伺服控制与模型自适应控制的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S101：得到系统的控制输入

通过基于RSLQR的鲁棒伺服控制方法得到使得系统能够跟随给定的信号，实现了对目标变量的精确跟踪；

S102：确定自适应控制器的结构

通过基于MRAC的模型自适应控制方法确定自适应控制器的结构，使所有的闭环信号有界且系统输出渐近地跟踪参考模型输出；

S103：确定飞机线性系统的数学模型

向系统中引入干扰和不确定性因素，从而确定飞机线性系统的最终数学模型。

2.根据权利要求1所述的基于鲁棒伺服控制与模型自适应控制的控制方法，其特征在于：在所述步骤S103中，引入的干扰和不确定性因素包括飞机的舵面效率、匹配扰动以及不匹配风扰动。

3.根据权利要求1所述的基于鲁棒伺服控制与模型自适应控制的控制方法，其特征在于,在所述步骤S103中，飞机线性系统的最终数学模型如下：

其中，f(x)∈R^M是匹配干扰输入，d_u(t)∈Rⁿ是系统不匹配干扰输入项，Λ∈R^M×M是表示舵面控制效率，Γ∈R^N×M是系统不确定性状态参数，Ω(x)∈R^N是不确定性N维状态变量。

4.根据权利要求1所述的基于鲁棒伺服控制与模型自适应控制的控制方法，其特征在于,在所述步骤S101中，基于RSLQR的鲁棒伺服控制方法包括以下步骤：

S201：确定系统期望

确定系统期望输入多项式，使指令输入信号满足多项式条件；

S202：确定系统输出跟踪误差

定义需要控制的变量属于输出变量的子集，根据系统的控制目标确定系统输出跟踪误差的表达式；

S203：得到优化指数函数

根据系统状态方程得到新的被控变量，再利用鲁棒伺服表达式的定义，将线性二次型的理论带入，得到优化指数函数；

S204：求得最优控制

通过矩阵代数方程得到实对称常阵，从而求得最优控制，得到关于实对称常阵的矩阵方程表达式与反馈控制器的增益系数；

S205：确定系统的控制输入

通过反馈最优解得到的增益系数，得到系统的控制输入。

5.根据权利要求4所述的基于鲁棒伺服控制与模型自适应控制的控制方法，其特征在于：在所述步骤S204中，矩阵代数方程为黎卡提矩阵代数方程。

6.根据权利要求4所述的基于鲁棒伺服控制与模型自适应控制的控制方法，其特征在于：在所述步骤S205中，系统的控制输入为其中x表示系统状态，e表示系统跟踪误差,K_x表示状态增益系数，K_i表示误差增益系数，p为积分阶。

7.根据权利要求1所述的基于鲁棒伺服控制与模型自适应控制的控制方法，其特征在于，在所述步骤S102中，基于MRAC的模型自适应控制方法包括以下步骤：

S301：对干扰进行参数化定义

对外界干扰进行参数化定义，并定义参数化扰动的模型；

S302：确定自适应控制器的初步结构

当系统的干扰和参数确定时，系统的状态变量可测，得到状态反馈控制器的结构，当系统的干扰和参数不确定时，引入基本误差方程，通过化简后对不确定性矩阵高频增益进行分解求得比例调节系数，从而得到确定自适应控制器的初步结构表达式；

S303：确定自适应控制器的最终结构

引入滤波器经过一系列变化后得到系统的估计误差方程，再采用梯度算法计算得到系统的自适应律，将自适应律的表达式代入步骤S303中自适应控制器的初步结构表达式，从而确定自适应控制器的最终结构表达式。

8.根据权利要求5所述的基于鲁棒伺服控制与模型自适应控制的控制方法，其特征在于：在所述步骤S302中，状态反馈控制器的结构表达式为其中，参数是已知变量用于对输出进行跟踪，用于对干扰项进行抑制。