[发明专利]一种飞行器控制方法

权利要求书

1.一种飞行器控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤S1：获取空间约束轨道的信息；

步骤S2：根据空间约束轨道的信息确定空间约束范围；

步骤S3：根据实时接收到的飞行控制命令，通过姿态跟踪控制器和飞行控制器实时确定飞行方向和飞行速度，按照空间约束轨道在空间约束范围内飞行。

2.根据权利要求1所述的一种飞行器控制方法，其特征在于：所述步骤S1中空间约束轨道的坐标系包括：

地面坐标系，用于研究飞行器相对于地面的运动，确定飞行器在载体坐标系中的位置，以便研究飞行器的姿态、航向及其相对于起飞点的位置；

载体坐标系，载体坐标系设置在飞行器上，原点设在飞行器的重心位置，Ox轴平行于前后旋翼的连线，指向前方为正方向，Oy轴平行于左右侧旋翼的连线，指向右方为正方向，Oz轴垂直于Oxy平面向上为正方向，并与Oy轴、O轴组成右手坐标系。

3.根据权利要求2所述的一种飞行器控制方法，其特征在于：所述地面坐标系和载体坐标系之间的角度可用如下定义的三个欧拉角确定，滚转角Φ，俯仰角θ与偏航角Ψ，且满足Φ∈(-π/2,π/2)，θ∈(-π/2,π/2)，Ψ∈(-π,π)。

4.根据权利要求1所述的一种飞行器控制方法，其特征在于：所述姿态跟踪控制器的条件包括：

1)整个飞行器的坐标系原点应该与其质心保持同一个点；

2)整个飞行器的结构既要保证是轴对称，又要保证是刚体。

5.根据权利要求1所述的一种飞行器控制方法，其特征在于：所述飞行控制器包括：

全驱动子系统，采用新型鲁棒最终滑模控制，根据该控制方法的特点，子系统的状态变量在极短时间内到达期望值或参考值；

欠驱动子系统，全驱动子系统的状态变量在欠驱动子系统中可以充当时间常量。

6.根据权利要求1所述的一种飞行器控制方法，其特征在于：所述飞行器控制方法还包括运用最优卡尔曼滤波器来估计飞行器的状态变量。

7.根据权利要求6所述的一种飞行器控制方法，其特征在于：所述最优卡尔曼滤波器的滤波原理为：基于过程噪声和测量噪声的统计特性，以随机信号作为处理对象，分别以测量值和系统状态的估计值作为滤波器的输入和输出，且时间更新和观测更新将滤波器的输入和输出关联起来，最后，待处理的信号依据系统方程和观测方程就可估计出，适用于线性离散系统。

8.根据权利要求7所述的一种飞行器控制方法，其特征在于：所述随机线性离散系统模型为：

x(k+1)＝Ax(k)+Bu(k)+Gw(k)

y(k)＝Cx(k)+v(k)

其中，x(k)是系统的n维状态向量，u(k)系统的m维控制向量，y(k)是系统的观测向量，w(k)是系统的p维随机干扰向量，v(k)是系统的r维观测噪声向量，A是系统n*n维状态转移矩阵，B是系统控制器分配矩阵，G是系统的噪声驱动矩阵，C是系统的观测矩阵。