[发明专利]一种平流层飞艇高度非线性控制方法

权利要求书

1.一种平流层飞艇高度非线性控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S10：采用高度表测量平流层飞艇的飞行高度，根据控制任务设置期望高度指令，并进行比较得到高度误差；

步骤S20：根据所述的高度误差信号，设计终端型非线性项，并进行积分，得到非线性积分信号，然后构成终端滑模信号如下：

e_h＝h-h^d；

s_ef＝∫e_f1dt；

s₁＝c₅e_h+c₆s_ef；

其中e_h为高度误差信号，h^d为根据平流层飞艇的飞行任务设置的期望高度指令，h为平流层飞艇的实际高度，e_f1为终端型非线性项，c₁、c₂、c₃、c₄、c₅、c₆为常值参数；s_ef为终端型非线性项的积分，s₁为终端滑模信号；

步骤S30：根据终端滑模信号，设计差分错位器，得到终端滑模信号的差分错位信号如下：

s_d1＝(s₁-y₁)/T₁；

n≥1时，y₁(n+1)＝y₁(n)+s_d1T；

s_d2＝(s₁-y₂)/T₂；

n≥1时，y₂(n+1)＝y₂(n)+s_d2T；

s₁为所述的终端滑模信号，y₁、y₂分别为第一个与第二个差分器的输出信号，其初始值均为0，y₁(1)＝0，y₂(1)＝0；s_d1、s_d2分别为第一个与第二个差分器的增长信号，T₁、T₂为时间常数；y₁(n)为第一个差分器的输出信号y₁的第n个数据，T为数据间的时间间隔；y₂(n)为第二个差分器的输出信号y₂的第n个数据；s_d即为所求的差分错位信号；

步骤S40：根据所述的高度误差信号，设计高度通道干扰观测器，得到干扰观测信号如下：

其中z为干扰观测器的状态变量，其初始值为零，即z(1)＝0；为干扰观测信号，k₁、k₂、k₆为常值参数，θ^d为最终的平流层飞艇俯仰角期望信号，其详细设计见下一步设计，其初始值可以选取为0，即θ^d(1)＝0；其中T为数据间的时间间隔，与差分器的设置相同即可；

步骤S50：根据终端滑模信号与差分错位信号以及干扰观测信号，设计最终的平流层飞艇俯仰角期望信号如下：

其中s₁为终端滑模信号，s_d为差分错位信号，为干扰观测信号，θ^d为最终的平流层飞艇俯仰角期望信号，其初始值选为0；k₃、k₄、k₅、k₇为常值参数，最值将飞艇俯仰角期望信号输送给飞艇姿态控制系统，实现高度控制。