[发明专利]一种测量侧向过载的飞行器反演干扰观测转弯控制方法

说明书

本发明是关于一种测量侧向过载的飞行器反演干扰观测转弯控制方法。其通过安装GI550MEMS组合惯导系统测量飞行器的侧向加速度与偏航角，然后进行二次积分得到位置信号，再与侧向期望位置信号对比得到侧向位置误差信号，再通过构建飞行器位置与姿态角度干扰观测器对飞行器的位置干扰以及角度干扰进行自适应估计，然后通过设计非线性微分器，分别对位置误差信号、角度误差信号、期望位置信号与期望角度信号进行微分信号的解算，实现了从期望偏航角驱动飞行器侧向位置变化的反演干扰观测转弯控制。该方法的优点在于使用了反演与自适应和观测器相结合的方式，使得飞行器位置控制精度高，抗干扰能力强。

技术领域

本发明涉及飞行器稳定与转弯控制领域，具体而言，涉及一种测量侧向过载的飞行器反演干扰观测转弯控制方法。

背景技术

飞行器的侧向质心稳定控制一般有姿态PID与位置PID双环控制来实现，或者采样BTT方式，有滚转角来驱动飞行器的侧滑转弯。常规的位置与角度内外环双PID或者双PD控制模式，是目前常用的方式。但由于飞行器系统的参数不确定性，以及建模的不精确性，因此PID控制的鲁棒性以及控制抗干扰能力往往不足，其体限制内换姿态角的抗干扰能力较强，而外环的位置抗干扰能力不足，其主要是由于位置的长周期运动特点所导致的。基于上述背景原因，本发明提出了一种采用反演与干扰观测器相结合的方法，分别对位置与角度两层内外环进行反演层层倒推的设计方法，并通过非线性微分来提供系统阻尼，通过自适应观测估计规律来提高系统的抗干扰能力，有效地提高了飞行器位置控制的精度与抗干扰能力，从而具有很高的工程价值。

需要说明的是，在上述背景技术部分发明的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测量侧向过载的飞行器反演干扰观测转弯控制方法，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的控制精度与抗干扰能力不足的问题。

根据本发明的一个方面，提供一种测量侧向过载的飞行器反演干扰观测转弯控制方法，包括以下步骤：

步骤S10，在飞行器上安装GI550MEMS组合惯导系统，测量飞行器的侧向加速度与偏航角，并通过积分得到侧向速度，由侧向速度进行二次积分，得到侧向位置信号，并与指令信号进行对比，得到位置误差信号；

步骤S20，根据所述的侧向位置误差信号与侧向位置误差微分信号以及期望侧向位置信号的导数与位置干扰估计信号，构建飞行器偏航角期望信号；

步骤S30，根据所述的偏航角期望值与测量所得的偏航角信号进行比较得到偏航角误差信号，然后设计非线性微分器，得到偏航角期望值导数信号；

步骤S40，根据所述的偏航角信号、侧向位置期望信号的导数、偏航角期望值导数信号与偏航舵偏角信号，构建飞行器位置干扰与角度干扰观测器，得到位置干扰与角度干扰观测信号；

步骤S50，根据所述的偏航角误差信号，设计非线性微分器，得到偏航角误差微分信号，然后根据角度干扰观测信号、以及偏航角误差微分信号、偏航角期望值导数信号进行叠加，得到偏航通道控制信号，然后输送给偏航舵系统，实现飞行器对期望侧向位置指令信号的跟踪。

在本发明的一种示例实施例中，在飞行器上安装GI550MEMS组合惯导系统测量飞行器的侧向加速度与偏航角，并通过积分得到侧向速度，由侧向速度进行二次积分，得到侧向位置信号并与指令信号进行对比，得到位置误差信号包括：

v_z＝∫a_zdt；

z＝∫v_zdt；

e_z＝z-z^d；