[发明专利]一种欠驱动VTOL飞行器的自耦PD控制理论方法

权利要求书

1.一种欠驱动VTOL飞行器的自耦PD控制理论方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)根据VTOL飞行器质心坐标的期望轨迹x_1d、x_3d和期望滚转姿态角x_5d＝0，可得Huygens振动中心坐标的期望轨迹为：

z_1d＝x_1d-εsin x_5d＝x_1d，z_3d＝x_3d+εcos x_5d＝x_3d+ε

其中，ε₀是滚转力矩对横向与纵向运动的耦合作用系数，m和J分别是VTOL飞行器的质量和沿纵向轴的转动惯量；

2)根据步骤1)计算横向位置跟踪误差及其误差微分：

e₁₁＝z_1d-z₁，

其中，z₁＝x₁-εsin x₅，x₁和x₅分别是VTOL飞行器的横向位置与滚转姿态角，

3)根据步骤2)定义横向位置ACPDy控制器为：

其中，z_cy0是ACPDy控制器的速度因子；

4)根据步骤1)计算纵向位置跟踪误差及其误差微分：

e₃₁＝z_3d-z₃，

其中，z₃＝x₃+εcos x₅,x₃是VTOL飞行器的纵向位置，

5)根据步骤4)定义纵向位置ACPDz控制器为：

其中，z_cz0是ACPDz控制器的速度因子,g是重力加速度；

6)根据步骤3)和5)形成控制力u₁和VTOL飞行器的底部垂向推力u_t：

u_t＝mu₁

7)根据步骤3)和5)形成VTOL飞行器的滚转姿态角虚拟指令：

x_5r＝-atan(u_y/u_z)

8)根据步骤7)计算滚转姿态角跟踪误差及其微分：

e₅₁＝x_5r-x₅，

9)根据步骤8)定义滚转姿态角的ACPD2控制器u₂，并形成VTOL飞行器的滚转力矩u_m：

u_m＝Ju₂

其中，z_c20是ACPD2控制器的速度因子。