[发明专利]一种基于受限反步法控制的舰载机着舰固定时间轨迹跟踪方法

权利要求书

1.一种基于受限反步法控制的舰载机着舰固定时间轨迹跟踪方法，其特征在于，所述方法具体步骤如下：

步骤一建立惯性坐标系下舰载机的六自由度严格反馈非线性仿射模型。；

步骤二距离控制设计：给定一条期望轨迹，由位置误差计算得到位置虚拟控制律，由虚拟控制律进一步推出控制航向角和爬升角的带有输出约束的虚拟输入控制律，并使用自适应控制算法对外界干扰进行估计及补偿，以此减小舰载机与参考轨迹之间的距离差。

步骤三角度控制设计：计算角度误差，并由角度误差计算得到角度虚拟控制律，由虚拟控制律进一步推出控制俯仰角、侧滑角以及滚转角角速度的带有输出约束的实际输入控制律，并使用自适应控制算法对外界干扰进行估计及补偿，以此减小舰载机与参考轨迹之间的角度差。

步骤四自动油门控制设计：计算迎角误差，并由迎角误差计算得到实际输入控制律，即自动油门控制律，并使用干扰观测器对外界干扰进行估计及补偿，以减小迎角误差。

步骤一中六自由度严格反馈非线性仿射模型建立过程如下：

建立惯性坐标系下舰载机六自由度模型，如附图1所示。O_gx_gy_g是建立在地球上的惯性坐标系，O_bx_by_bz_b为建立在舰载机上的机体坐标系，O_px_py_pz_p表示航迹坐标系。在上述坐标系下舰载机严格反馈非线性仿射模型为

上述方程中，x₁＝[y,z]^T表示惯性坐标系中位置，x₂＝[χ,γ]^T其中χ和γ分别表示航向角和爬升角，ν＝[ν₁,ν₂]^T＝[sinμ,αcosμ]^T为虚拟控制量，x₃＝[θ,β,μ]^T其中θ、β和μ分别表示俯仰角、侧滑角和滚转角，x₄＝[p,q,r]^T其中p、q和r分别表示机体坐标系下各姿态角角速度在机体坐标系中的投影，u_act＝[δ_a,δ_e,δ_r]^T表示副翼、升降舵和方向舵的偏角，δ_p表示发动机油门控制输入量，α为迎角，V_k表示当前舰载机的飞行速度，d_f＝[d_χ,d_γ]^T，d_m＝[d_p,d_q,d_r]^T及d_α表示由舰尾流、海浪等引起的外部未知干扰量，其大小是未知有界的，未知界表示为和且f_i(i＝1,2,3,4,α)，b_i(i＝1,2,3,4,α)参量具体表达式为：

f₄＝f₄(x₃,x₄,Q)

上式中，m为质量，σ表示安装角，T表示当前推力，T_max表示最大推力，l表示翼展长度，ρ表示大气密度，S表示机翼面积，L,M,N分别表示滚转力矩、俯仰力矩和偏航力矩，Y,D,C分别表示升力、阻力和侧力，I_ii(i＝x,y,z)表示舰载机的各惯性参量，系数表示δ对ε的偏导数，即δ＝Y,D,C,L,M,N，ε＝α,β,δ_a,δ_e,δ_r,p,q,r。