[发明专利]一种无人直升机回路成形全包线飞行控制方法

摘要

本发明提出一种无人直升机回路成形全包线飞行控制方法，根据无人直升机飞行控制系统的内外回路设计概念，利用H∞回路方法设计了无人直升机双回路控制系统。首先采用H∞回路成形方法设计姿态命令/姿态保持控制器，使得系统内回路具有良好的带宽和相应时间，并且保持通道的解耦和鲁棒性；采用H∞回路成形的方法构建无人直升机的速度回路作为外回路，实现对直升机的前飞速度和横向速度的控制，保证速度通道上具有良好的跟踪性能和鲁棒性能。内回路和外回路控制器的设计使基于H∞回路成形控制技术的，内回路提供稳定与解耦，外回路在内回路的基础上，进行速度和轨迹控制。本发明将经典控制与现代鲁棒优化控制综合在一个框架下，使直升机在全包线机动飞行范围内具有优良的对输入信号进行动态跟踪及各通道解耦性能。

主权项

一种无人直升机回路成形全包线飞行控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：回路成形设计，对于H∞回路成形基本结构，设置加权对角阵W1和W2加权配置后成形的开环传递函数阵为：Gs＝W2GW1，并设计H∞控制器K∞(s)阵，使[d,v]T到误差[z1,z2]T的传递函数阵的H∞范数的倒数达到最大；即，maxstabK∞||dv→z1z2||-1=∈]]>也即，maxstabK∞||II-K∞Gs00II-GsK∞||∞-1=∈]]>其中，G为被控对象模型，Gs为加权配置后的对象模型，W1和W2针对不同的对象得出不同的矩阵，d为扰动输入，v为控制输入，z1为扰动输入下的输出，z2为控制输入下的输出误差，∈可表征系统的稳定裕度；直接按照上式求解K∞得出H∞控制器K∞(s)；步骤S2：基于所设计的H∞控制器K∞(s)分别设计内回路控制器和外回路控制器，以用于全包线飞行控制。