[发明专利]考虑舵机失效及气动扰动的飞行器旋转控制系统及方法

权利要求书

1.一种考虑舵机失效及气动扰动的飞行器旋转控制系统，该系统能够观测舵机失效及气动扰动对飞行器旋转通道稳定性的影响，在考虑舵机失效及气动扰动对飞行器旋转通道稳定性影响的情况下提供用于控制飞行器的舵机控制律，从而使得飞行器旋转通道稳定，

所述舵机控制律通过下式(一)获得

其中，δ表示舵机控制律，u表示等效控制量，也可以用u(t)表示，s表示多变量滑模面，ξ为微分算子，表示其中的高阶量，表示微分算子的导数，b₁、b₂和τ都表示控制系数，表示系统补偿；φ表示旋转角，表示旋转角速度,K_δ表示舵机传动比。

2.根据权利要求1所述的考虑舵机失效及气动扰动的飞行器旋转控制系统，其特征在于，

所述控制系统通过下式(二)的状态方程解算旋转角误差的导数及旋转角速度误差的导数；

其中，x₁表示旋转角误差，x₂表示旋转角速度误差，是旋转角误差的导数，即为旋转角速度误差，表示旋转角速度误差的导数，即为旋转角加速度误差，ω_RR表示舵机带宽，K_δ表示舵机传动比，δ表示舵机控制律，表示系统扰动观测值；x₁＝φ-φ_d，φ_d表示期望旋转角，表示期望旋转角速度。

3.根据权利要求2所述的考虑舵机失效及气动扰动的飞行器旋转控制系统，其特征在于，

系统扰动的观测值通过下式(三)获得，

其中，旋转角速度观测值，表示旋转角速度观测值的导数，表示系统扰动观测值的导数；a₁(t)和a₂(t)表示自适应控制参数，k为设计参数。

4.根据权利要求3所述的考虑舵机失效及气动扰动的飞行器旋转控制系统，其特征在于，

所述自适应控制参数a₁(t)和a₂(t)通过下式(四)获得，

其中，L(t)表示自适应参数，c₁和c₂都表示自适应设计系数。

5.根据权利要求4所述的考虑舵机失效及气动扰动的飞行器旋转控制系统，其特征在于，

所述自适应参数L(t)通过下式(五)获得，

L(t)＝l·sgn(||s||-ε) (五)

其中，l和ε都表示自适应参数设计系数。

6.根据权利要求1所述的考虑舵机失效及气动扰动的飞行器旋转控制系统，其特征在于，

所述多变量滑模面s通过下式(六)获得，

其中，d₁，d₂和d₃都为设计参数。

7.一种考虑舵机失效及气动扰动的飞行器旋转控制方法，其特征在于，

该方法能够在飞行器做大攻角机动，出现气动非线性的情况下提供用于控制飞行器的舵机控制律，从而使得飞行器旋转通道稳定；

所述该方法包括：

通过下式(一)解算舵机控制律，

其中，δ表示舵机控制律，u表示等效控制量，也可以用u(t)表示，s表示多变量滑模面，ξ为微分算子，表示其中的高阶量，表示微分算子的导数，b₁、b₂和τ都表示控制系数，表示系统补偿；φ表示旋转角，表示旋转角速度,K_δ表示舵机传动比；

再将所述舵机控制律传递给舵机系统，由舵机系统根据所述舵机控制率解算舵机控制指令，舵机根据舵机控制指令打舵，进而调整飞行器旋转。