[发明专利]一种无人机变参神经动力学控制器的设计方法及其应用

权利要求书

1.一种无人机变参神经动力学控制器的设计方法，其特征在于，包括下述步骤：

构建无人机模型；

基于所述无人机模型，采用基于激活函数的变参递归神经动力学方法分别设计无人机的高度控制器、偏航角控制器、横滚角控制器、俯仰角控制器、X控制器和Y控制器；

所述激活函数采用Power-sigmoid函数，所述高度控制器表示为：

e_Z3(t)＝a_Zu_Z(t)+b_Z(t)；

e_Z1(t)＝Z(t)-Z_T(t)；

其中，λ＞1，Z(t)表示实际高度值，Z_T(t)表示目标高度值，f(x)表示激活函数，m表示无人机的总质量，C_θ，C_φ分别表示为cosθ和cosφ，u_z表示无人机在机体坐标系oz轴方向上的控制分量，g为重力加速度，φ表示侧倾角，θ表示俯仰角，ψ表示偏航角，e_Z1(t)表示第一误差函数，e_Z2(t)表示第二误差函数，e_Z3(t)表示第三误差函数；

f(x)为Power-sigmoid激活函数，其定义如下：

其中，p≥1，且是一个奇数，ξ≥1是一个常数；

将Power-sigmoid变参递归神经动力学的方法的设计公式定义为：

其中，(λ+t^λ)是随时间变化的控制参数函数，用于控制求解过程的收敛速度；

将e_Z1(t)代入后得到：

将控制目标参数和无人机传感器采集到的无人机状态信息输入到各个无人机的控制器，各个无人机的控制器输出控制分量控制无人机飞行。

2.根据权利要求1所述无人机变参神经动力学控制器的设计方法，其特征在于，所述构建无人机模型，具体步骤包括：

无人机的位置状态变量的动力学方程描述为：

其中，X，Y，Z表示无人机重心位置，为对应的二阶导数，m表示无人机的总质量，S_φ，C_φ，S_θ，C_θ，S_ψ，C_ψ分别表示为sinφ，cosφ，sinθ，cosθ，sinψ，cosψ，u_z表示为无人机在机体坐标系oz轴方向上的合力，g为重力加速度，φ表示侧倾角，θ表示俯仰角，ψ表示偏航角；

采用欧拉法，对无人机姿态角运动建模，得到无人机的转动动力学描述为：

其中，φ表示侧倾角，θ表示俯仰角，ψ表示偏航角，表示对应的二阶导数，J_x，J_y，J_z分别是绕着ox轴、oy轴、oz轴旋转时的固有惯性，u_φ，u_θ，u_ψ分别表示在φ，θ，ψ的旋转方向上的旋转合力，l表示无人机的电机臂长；

无人机模型表示为：

其中，