[发明专利]一种变体无人机栖落机动的模糊飞行控制方法

权利要求书

1.一种变体无人机栖落机动的模糊飞行控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：建立栖落机动纵向非线性动力学模型，并通过采用轨迹线性化和张量积变换方法转换得到T-S模糊模型；

步骤2：设计满足控制输入约束的栖落机动多项式模糊控制器，得到闭环系统。

2.根据权利要求1所述的一种变体无人机栖落机动的模糊飞行控制方法，其特征在于，步骤1包括：

步骤1.1：建立栖落机动纵向非线性动力学模型；

其中，飞行器的姿态变量表示为X＝[V θ α q x h]^T，控制输入量为u＝[T δe]^T，f(·)为纵向动力学模型中状态变量导数的非线性函数表达式，V为飞行器速度，θ为飞行器俯仰角，α为飞行器迎角，q为俯仰角速率，T为推力，δe为升降舵偏角，x与h为飞行器的位移变量；

步骤1.2：将栖落机动纵向非线性动力学模型参考轨迹(X_s，u_s)进行线性化，令ΔX＝X-X_s，Δu＝u-u_s，可得：

其中，X_s＝[V_s θ_s α_s q_s x_s h_s]^T，u_s＝[T_s δ_es]^T，下标S表示参考轨迹；

令ΔX＝X-X_s，Δu＝u-u_s，则式(3)可改写成增量形式：

A、B为随时间变化的参数矩阵；

步骤1.3：将式(4)表示为张量积形式为：

步骤1.4：将式(5)进行张量积变换，得到多胞体的张量积模型，即T-S模糊模型，可表示为：

其中，r为T-S模糊模型的子模型个数，w_i为第i个子模型的权重。

3.根据权利要求1所述的一种变体无人机栖落机动的模糊飞行控制方法，其特征在于，步骤2包括：

步骤2.1：建立控制律方程、闭环系统方程和多项式模糊控制器方程，分别为：

其中，h_i(z(t))为隶属度函数，F_i(x(t))为第i个线性部分对应的控制器增益，为列向量，M_i(x)是关于x的正定矩阵，为状态变量x中与控制输入u完全无关的变量组成的向量；

步骤2.2：使用平方和方法求解满足闭环系统稳定条件的矩阵和矩阵M_i(x)，代入公式(8)、(9)(10)得到闭环系统。

4.根据权利要求3所述的一种变体无人机栖落机动的模糊飞行控制方法，其特征在于，所述闭环系统稳定条件为：

其中，∈₁(x)和∈_2ij(x)为非负多项式，满足∈₁(x)＞0，x≠0与∈_2ij(x)≥0，若对所有x≠0都有∈_2ij(x)＞0，则系统是渐进稳定的；v∈R^N是与x无关的向量，T(x)∈R^N×N是多项式导数矩阵，其内部第(i，j)号元素为

5.根据权利要求2所述的一种变体无人机栖落机动的模糊飞行控制方法，其特征在于，为了实现位置控制，将参考轨迹(3)按照公式(14)的方法进行补偿，得到

X_d＝[V_d，θ_d，α_s，q_s，x_s，h_s]^T＝X_s+[V_err，θ_err，0，0，0，0]^T，并用X_d的值取代X_s进行状态偏差ΔX计算

其中，[V_err θ_err 0 0 0 0]为参考轨迹补偿量，k₁与k₂为比例系数。