[发明专利]针对高超声速飞行器数据丢包的自抗扰控制器设计方法

权利要求书

1.一种针对高超声速飞行器数据丢包的自抗扰控制器设计方法，其特征在于，包括：

基于高超声速飞行器的初始数据传输模型，建立所述高超声速飞行器在数据不完整传输情况下的第一数据传输模型；

在所述第一数据传输模型中添加闭环状态反馈系统，得到第二数据传输模型；

对所述第二数据传输模型进行系统稳定性分析，计算所述闭环状态反馈系统的反馈增益系数；

基于所述反馈增益系数和所述第二数据传输模型，确定所述高超声速飞行器的升降舵输入与攻角输出的传递函数；

基于所述传递函数，设计所述高超声速飞行器的自抗扰控制器。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在基于高超声速飞行器的初始数据传输模型，建立所述高超声速飞行器在数据不完整传输情况下的第一数据传输模型之前，所述方法还包括：

建立所述高超声速飞行器的机体坐标系；

基于所述机体坐标系，构建所述高超声速飞行器的纵向通道模型；

将所述纵向通道模型在平衡点进行线性化，得到所述高超声速飞行器的初始数据传输模型。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于高超声速飞行器的初始数据传输模型，建立所述高超声速飞行器在数据不完整传输情况下的第一数据传输模型，包括：

在所述初始数据传输模型中加入目标开关系统，建立所述高超声速飞行器在数据不完整传输情况下的第一数据传输模型；

所述目标开关系统为利用开关状态表征所述高超声速飞行器在与控制器进行数据传输过程中是否存在数据丢包现象的系统，其中，当所述目标开关系统中的开关处于断开状态时，表征数据传输过程存在数据丢包现象；所述目标开关系统包括第一开关和第二开关，所述第一开关设置于所述控制器与所述高超声速飞行器的执行机构之间，所述第二开关设置于所述控制器与所述高超声速飞行器的传感器之间。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一数据传输模型包括：

当所述传感器与所述控制器之间传输的当前时刻系统状态量丢包时，所述第一开关处于断开状态，并将所述传感器在前一时刻获取的系统状态量作为所述控制器输入求解控制量；

当所述控制器与所述执行机构之间传输的当前时刻控制量丢包时，所述第二开关处于断开状态，并将前一时刻控制量作为当前时刻控制量输出。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述闭环状态反馈系统的状态反馈控制律的数学形式为：

u(k)=-Kx(^)(k)；u(k)为所述控制器在k时刻输出的控制量，x(^)(k)为作为所述控制器在k时刻的输入量的所述高超声速飞行器的系统状态量，K为所述闭环状态反馈系统的反馈增益系数。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述第二数据传输模型进行系统稳定性分析，包括：

利用李雅普诺夫稳定性定理，对所述第二数据传输模型进行系统稳定性分析。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，基于所述反馈增益系数和所述第二数据传输模型，确定所述高超声速飞行器的升降舵输入与攻角输出的传递函数，包括：

将所述反馈增益系数代入到所述第二数据传输模型，得到所述高超声速飞行器的系统状态空间方程为：

；x为所述传感器获取到的所述高超声速飞行器的系统状态量，为所述第二数据传输模型的状态矩阵，为所述第二数据传输模型的输入矩阵；

将所述系统状态空间方程转化为传递函数形式，得到所述高超声速飞行器的升降舵输入与攻角输出的传递函数为：；G_p(s)表示所述传递函数，为将所述反馈增益系数代入到所述第二数据传输模型之后系统的状态矩阵，为所述系统状态空间方程的输出矩阵，s为所述传递函数的变量，I为单位矩阵。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述传递函数，设计所述高超声速飞行器的自抗扰控制器，包括：

基于所述传递函数，得到所述高超声速飞行器的系统稳定性条件；

通过频域法计算所述自抗扰控制器的设计参数。