[发明专利]一种静不稳定无人机的跃升与俯冲机动控制方法

摘要

本发明涉及无人机控制技术领域，尤其是一种静不稳定无人机的跃升与俯冲机动控制方法，其控制系统包括非线性逆控制器、解耦模型控制器和鲁棒自适应控制器，非线性逆控制器对无人机纵向飞行动态进行解耦，以解耦后的理想动态构造解耦模型控制器的参考解耦模型，鲁棒自适应控制器采用鲁棒自适应非线性逆控制对不确定性扰动进行抑制。本发明静不稳定无人机的跃升与俯冲机动控制是基于多通道内环非线性逆控制与鲁棒自适应控制相结合的方法，该方法通过前馈加反馈的形式准确地补偿了静不稳定性造成的不稳定力矩，从而在不破坏无人机机动性能前提下，高品质地完成了大幅度纵向机动自主飞行控制，增强了控制系统鲁棒性，使得爬升率与下滑率控制更准确。

主权项

1.一种静不稳定无人机的跃升与俯冲机动控制方法，其特征在于：控制系统包括非线性逆控制器(1)、解耦模型控制器(2)和鲁棒自适应控制器(3)，所述非线性逆控制器(1)对无人机纵向飞行动态进行解耦，以解耦后的理想动态构造所述解耦模型控制器(2)的参考解耦模型，所述鲁棒自适应控制器(3)采用鲁棒自适应非线性逆控制对不确定性扰动进行抑制；所述非线性逆控制器(1)将静不稳定性对俯仰通道的影响表示成法向过载、无人机质量与静不安定度的组合，构造非线性逆控制对静不稳定力矩的补偿进行精确控制，其构建步骤为：步骤101：构造静不稳定俯仰补偿力矩ΔM_s，将其表示成如下乘积的形式：其中，为无人机气动焦点至重心的距离，m为无人机的质量，Az表示无人机机体轴法向合加速度；步骤102：构造含有静不稳定俯仰补偿力矩的非线性逆控制俯仰控制力矩M和发动机推力控制量T：其中：c_m为重心到推力矢量的距离；q、V、p和r分别为俯仰角速率、空速、滚转角速率和偏航角速率；α、β和γ为迎角、侧滑角和航迹倾斜角；Ax、Ay和Az分别为机体坐标系内的轴向、侧向和法向合加速度；I_x、I_y、I_z和I_xz表示无人机的转动惯量和惯性积；a^q、b^q、a^v和b^v为控制器参数；M_a和T_a为所述鲁棒自适应控制器(3)的自适应控制输入。