基于逆系统的飞行器解耦方法

本发明涉及一种基于逆系统的飞行器解耦方法，属于飞行器控制。

背景技术：

1、滤波器在飞行器导航与控制系统中扮演着至关重要的角色，尤其是在处理外界干扰和噪声的影响时。为了实现精确的状态信息获取和精确控制，滤波算法的研究与优化是关键。在飞行器的实际应用中，会遇到各种外界干扰和噪声的影响，这些因素可能导致量测信息的突变，对滤波器的输入产生影响。

2、解耦技术是一种重要的信号处理手段，在飞行器导航与控制系统中，对敏感通道进行解耦，可以理解为对系统中的干扰进行观测和补偿，从而降低跟踪误差，提高控制精度。在高动态环境下，飞行器导航与控制系统中参数之间的耦合问题(如姿态参数)是不可忽略的，滤波器的不同通道(主要是姿态通道)进行解耦时，不同通道扰动之间的复合影响，影响滤波器的稳定性。

技术实现思路

1、针对如何隔离不同通道扰动之间的复合影响，提高飞行器滤波器的稳定性的问题，本发明提供一种基于逆系统的飞行器解耦方法。

2、本发明的一种基于逆系统的飞行器解耦方法，包括:

3、s1、建立飞行器的滤波器模型，x表示飞行器的状态变量x＝[x1 x2…xn…]t，y表示飞行器的输出变量，y＝[y1 y2…yn]t，u为控制变量，x1…xn与y1…yn变量对应；

4、s2、获取滤波器模型进行的逆系统，对逆系统求解获得伪逆线性系统；

5、s3、把伪线性系统解耦成n个独立的子线性系统，将作为控制目标，表示xn的测量值，根据变结构控制理论，取切换面采用趋近律设计方法，n＝1,2,…,n，令得到子线性系统的变结构控制律如下：

6、rn＝k1(-sn)+εnsgn(-sn)

7、k1表示控制增益，εn表示控制参数；

8、s4、利用变结构控制律更新滤波器模型。

9、作为优选，所述飞行器的滤波器模型为：

10、

11、其中，x表示飞行器的状态变量，u表示控制变量；y表示飞行器的输出变量，f(x)表示飞行器动力学模型，g(x)表示控制变量与飞行器状态变量间线性关系，h(x)表示飞行器的输出变量非线性模型。

12、作为优选，飞行器的状态变量为俯仰角通道的状态变量，状态变量x＝[x1 x2 x3x4]t分别为飞行器的速度v、俯仰角θ、俯仰角速度q、攻角α；输出变量y＝[y1 y2 y3]t分别为飞行器输出的速度、俯仰角和俯仰角速度；

13、函数f(x)为：

14、

15、其中，q表示状态变量中的俯仰角速度，v表示状态变量中的速度，α表示状态变量中的攻角；m表示飞行器质量，qb表示动压，s表示特征面积，c表示气动系数，iy表示y方向转动惯量，cx表示阻力系数，表示攻角产生的恢复力矩系数，表示俯仰阻力力矩系数，表示攻角产生的气动升力系数。

16、作为优选，g(x)为：

17、

18、其中，表示升降舵偏转产生的操纵力矩系数。

19、作为优选，s2中，根据滤波器模型获得：

20、

21、u1为升降舵的控制量，u2为发动机的控制量；

22、则式逆系统为：

23、

24、因此伪逆线性系统为：

25、

26、作为优选，s3中，三个独立的子线性系统为：

27、

28、控制目标为：

29、根据变结构控制理论，取切换面采用趋近律设计方法，令得到子线性系统的变结构控制律如下：

30、

31、

32、ε1表示r1对应的滑模控制参数，ε2表示r2对应的滑模控制参数；

33、x1、x3、x4分别为飞行器速度、俯仰角和俯仰角速度，分别为x1、x3、x4的一阶导数；是俯仰通道速度测量值，为俯仰角测量值，为俯仰角速度测量值。

34、本发明的有益效果，本发明采用逆系统方法对滤波器的不同通道(主要是姿态通道)进行解耦可以隔离不同通道扰动之间的复合影响，提高滤波器的稳定性。

1.基于逆系统的飞行器解耦方法，其特征在于，所述方法包括:

2.根据权利要求1所述基于逆系统的飞行器解耦方法，其特征在于，所述飞行器的滤波器模型为：

3.根据权利要求2所述基于逆系统的飞行器解耦方法，其特征在于，所述飞行器的状态变量为俯仰角通道的状态变量，状态变量x＝[x1 x2 x3 x4]t分别为飞行器的速度v、俯仰角θ、俯仰角速度q、攻角α；输出变量y＝[y1 y2 y3]t分别为飞行器输出的速度、俯仰角和俯仰角速度；

4.根据权利要求3所述基于逆系统的飞行器解耦方法，其特征在于，g(x)为：

5.根据权利要求4所述基于逆系统的飞行器解耦方法，其特征在于，s2中，根据滤波器模型获得：

6.根据权利要求5所述基于逆系统的飞行器解耦方法，其特征在于，s3中，三个独立的子线性系统为：

7.一种计算机可读的存储设备，所述存储设备存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一所述基于逆系统的飞行器解耦方法的步骤。

8.一种磁盘卫星质量矩姿态控制装置，包括存储设备、处理器以及存储在所述存储设备中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序实现如权利要求1至6任一所述基于逆系统的飞行器解耦方法的步骤。

9.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一所述基于逆系统的飞行器解耦方法的步骤。