【技术实现步骤摘要】
基于动态补偿的小型无人直升机自适应容错控制方法
[0001]本专利技术涉及一种小型无人直升机的容错控制方法,主要是基于积分补偿思想设计自适应控制器,属于自适应可靠控制领域。
技术介绍
[0002]小型无人直升机具有定点悬停、任意方向飞行、灵活机动、起飞着落场地要求低等特点,在军事和民用方面已有广泛应用。从结构上看,小型无人直升机主要包括主旋翼、伺服小翼、尾桨、机身和垂尾等,任意一个关键部件发生故障都可能影响系统正常运行。此外,由于飞行环境苛刻,小型无人直升机飞行过程未知因素较多,其执行器可能出现失效、偏移等故障并进一步导致飞行失稳。为保证系统的鲁棒性和可靠性,容错控制方法在实际控制过程中被广泛使用。在过去的二十年里,人们研宄了各种容错控制方法,而在实践中,系统发生故障意味着系统模型的改变,因此基于多模型方法的容错控制问题得到了广泛的研宄。在现有的多模容错控制结果中,通常是设计具有固定增益的控制器,称为被动容错控制器。然而被动容错控制方法自我调节能力较弱,即不能随故障的变化而自适应的调整控制策略。
[0003]自适应控制是一种有效的容错控制方法,针对执行器故障补偿问题,文献《Reliable H-infinity control of linear systems with adaptive mechanism》,(叶丹,杨光红,《IEEE Transactiohs on Automatic Control》,2010年第1期第55卷)中提出了一种设计自适应可靠控制器的有效方法。然而控制矩阵中的未知参数与自适应
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于动态控制器的小型无人直升机自适应容错控制方法,其特征在于,通过以下步骤实现:(a)建立小型无人直升机系统动力学模型:设F
b
,τ
b
分别为作用在小型无人直升机上的合外力和合外力矩,e、v、w为小型无人直升机飞行速度在体轴系的三个分量,p、q、r为小型无人直升机角速度在体轴系的三个分量,即v
b
=[e v w]
T
,ω
b
=[p q r]
T
,其中v
b
为小型无人直升机包含体轴三个方向的飞行速度向量,ω
b
为包含体轴三个方向的角速度向量,则小型无人直升机的刚体运动学方程为:的角速度向量,则小型无人直升机的刚体运动学方程为:式中:式中:其中,φ,θ,ψ分别表示小型无人直升机个姿态角,m是小型无人直升机质量,g是重力加速度,mr表示主旋翼,tr表示尾桨,fus表示机身,表示垂尾,表示平尾。F
x
,F
y
,F
z
表示小型无人直升机所受空气动力在体轴系的三分量,表示主旋翼上产生的力投影到机身坐标系的三个坐标轴上的分量,表示尾桨产生的力投影到y方向的分量,X
fus
、Y
fus
、Z
fus
表示机身所受空气阻力在体轴系的三分量,表示垂尾在体轴系y方向所受空气阻力,表示垂尾产生的偏航力矩,表示垂尾产生的滚转力矩,表示平尾在体轴系z方向所受空气阻力,表示垂尾产生的俯仰力矩。τ
x
、τ
y
、τ
z
表示小型无人直升机所受力矩在体轴系的三分量,为主旋翼产生的力矩在机身三个轴向上的力矩分量,表示尾桨产生的力矩在y方向的分量,表示主旋翼桨毂到机身质心的垂向距离,表示主旋翼桨毂到机身质心的水平距离,表示尾桨桨毂到机身质心的垂向距离,表示尾桨桨毂到机身质心的水平距离。整理后可得到小型无人直升机刚体动力学方程:整理后可得到小型无人直升机刚体动力学方程:整理后可得到小型无人直升机刚体动力学方程:整理后可得到小型无人直升机刚体动力学方程:整理后可得到小型无人直升机刚体动力学方程:整理后可得到小型无人直升机刚体动力学方程:I
xx
、I
yy
、I
zz
表示小型无人直升机机体转动惯量,小型无人直升机姿态角和角速度的关...
【专利技术属性】
技术研发人员:范泉涌,任宏全,许斌,韩渭辛,
申请(专利权)人:西北工业大学,
类型:发明
国别省市:
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