本發(fā)明涉及一種固定翼無(wú)人艦載機(jī)的自適應(yīng)自動(dòng)著艦引導(dǎo)控制系統(tǒng)，屬于航空飛行器控制
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：本專利中的“著艦”對(duì)于有人艦載機(jī)來(lái)說(shuō)，通常是指跑道攔阻著陸，而對(duì)無(wú)人機(jī)來(lái)說(shuō)，可以包括跑道攔阻著陸、撞網(wǎng)回收等多種方式。為滿足航空母艦等軍艦的需求，艦載機(jī)常用于目標(biāo)打擊、空中格斗、情報(bào)偵察、戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視等戰(zhàn)斗和保障活動(dòng)任務(wù)。艦載機(jī)作為航母的重要武器力量，其關(guān)鍵技術(shù)是如何保障在十分惡劣的環(huán)境下安全準(zhǔn)確著艦。由于著艦環(huán)境十分惡劣，母艦運(yùn)動(dòng)、艦尾氣流等擾動(dòng)作用都會(huì)對(duì)無(wú)人機(jī)著艦產(chǎn)生很大影響，極大增加了艦載機(jī)的著艦難度，嚴(yán)重影響了著艦安全。艦船在海上航行過(guò)程中，由于受海浪、海涌及風(fēng)的影響，艦體將會(huì)產(chǎn)生縱搖、偏航、橫搖、上下起伏等形式的甲板運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致艦船上的著艦點(diǎn)為三自由度活動(dòng)點(diǎn)，嚴(yán)重影響著艦的難度以及安全性。海上多變的環(huán)境下，艦載機(jī)在艦船上著艦時(shí)，艦尾氣流擾動(dòng)也是影響其著艦性能的重要因素。在進(jìn)場(chǎng)著艦段，隨飛行速度的減小，飛行迎角一般都會(huì)超過(guò)臨界迎角，處于速度不穩(wěn)定區(qū)域，使保持飛行軌跡變得非常困難?，F(xiàn)代有人艦載機(jī)已采取了諸多先進(jìn)的著艦技術(shù)，但是面對(duì)十分惡劣、復(fù)雜的著艦環(huán)境，尚不能保證艦載機(jī)每一次都能順利完成著艦任務(wù)?，F(xiàn)有有人艦載機(jī)的自動(dòng)著艦系統(tǒng)普遍存在以下不足：其一，傳統(tǒng)自動(dòng)著艦系統(tǒng)基本都是基于參數(shù)確定的艦載機(jī)數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)的，但實(shí)際艦載機(jī)通常具有參數(shù)或者結(jié)構(gòu)的不確定性；其二，傳統(tǒng)自動(dòng)著艦控制系統(tǒng)采用了單回路設(shè)計(jì)方法，將各個(gè)控制通道分開進(jìn)行設(shè)計(jì)，忽略了縱橫向運(yùn)動(dòng)量之間的耦合關(guān)系，而艦載機(jī)系統(tǒng)實(shí)際上是一種多變量多回路耦合的非線性系統(tǒng)；其三，傳統(tǒng)自動(dòng)著艦系統(tǒng)的控制器都是固定參數(shù)控制器，對(duì)系統(tǒng)和環(huán)境變化以及外部擾動(dòng)都缺乏適應(yīng)性受系統(tǒng)和環(huán)境的各種不確定性以及外部擾動(dòng)影響很大。對(duì)于無(wú)人艦載機(jī)，目前還未見(jiàn)自動(dòng)著艦系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)的公開報(bào)道。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種固定翼無(wú)人艦載機(jī)的自適應(yīng)自動(dòng)著艦引導(dǎo)控制系統(tǒng)，可使得無(wú)人艦載機(jī)安全精準(zhǔn)地完成自動(dòng)著艦。本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問(wèn)題：一種固定翼無(wú)人艦載機(jī)的自適應(yīng)自動(dòng)著艦引導(dǎo)控制系統(tǒng)，包括著艦指令與下滑基準(zhǔn)軌跡生成模塊、引導(dǎo)律模塊、自適應(yīng)飛行控制模塊；著艦指令與下滑基準(zhǔn)軌跡生成模塊用于根據(jù)艦船與無(wú)人艦載機(jī)的相對(duì)位置和絕對(duì)位置信息，生成三維下滑基準(zhǔn)軌跡信號(hào)和速度指令信號(hào)，并將三維下滑基準(zhǔn)軌跡信號(hào)輸出給引導(dǎo)律模塊，將速度指令信號(hào)輸出給自適應(yīng)飛行控制模塊；引導(dǎo)律模塊用于根據(jù)無(wú)人艦載機(jī)當(dāng)前的位置、速率信息以及三維下滑基準(zhǔn)軌跡信號(hào)，生成俯仰角指令和滾轉(zhuǎn)角指令并將這兩個(gè)制導(dǎo)指令輸出給自適應(yīng)飛行控制模塊；自適應(yīng)飛行控制模塊用于根據(jù)無(wú)人艦載機(jī)當(dāng)前的狀態(tài)信息、引導(dǎo)律模塊輸出的兩個(gè)制導(dǎo)指令以及著艦指令與下滑基準(zhǔn)軌跡生成模塊輸出的速度指令和側(cè)滑指令信號(hào)，利用多變量模型參考自適應(yīng)控制算法生成無(wú)人艦載機(jī)的飛行控制信號(hào)。優(yōu)選地，著艦指令與下滑基準(zhǔn)軌跡生成模塊的輸入信號(hào)包括：艦船跑道或下滑道的方位角(ψS+λac)，其中ψS為艦船方位角，λac為斜角甲板夾角；著艦指令與下滑基準(zhǔn)軌跡生成模塊的輸出信號(hào)包括：速度指令Vc、側(cè)滑指令βc＝0及下滑基準(zhǔn)軌跡信號(hào)XEATDc(t),YEATDc(t),ZEATDc(t)；著艦指令與下滑基準(zhǔn)軌跡生成模塊使用以下方法生成速度指令Vc及下滑基準(zhǔn)軌跡信號(hào)XEATDc(t)、YEATDc(t)、ZEATDc(t)：捕獲下滑道后，根據(jù)初始下滑高度-ZEA0、下滑角γc、下滑速度Vc，計(jì)算著艦時(shí)間td=ZEA0Vcsinγc]]>和下滑道長(zhǎng)度RA=Vctd=ZEA0sinγc;]]>然后計(jì)算以理想著艦點(diǎn)為原點(diǎn)的地面坐標(biāo)系下的三維下滑基準(zhǔn)軌跡：XEATDc(t)=Vc(t-td)cosγccos(ψS+λac)YEATDc(t)=Vc(t-td)cosγcsin(ψS+λac)ZEATDc(t)=-HEATDc(t)=-Vc(t-td)sinγc.]]>優(yōu)選地，引導(dǎo)模塊的輸入信號(hào)包括：無(wú)人艦載機(jī)當(dāng)前位置坐標(biāo)X(t)、Y(t)、H(t)，著艦指令與下滑基準(zhǔn)軌跡生成模塊輸出的三維下滑基準(zhǔn)軌跡信號(hào)XEATDc(t),YEATDc(t),ZEATDc(t)；引導(dǎo)模塊利用以下引導(dǎo)律生成俯仰角指令θc(t)和滾轉(zhuǎn)角指令φc(t)：θc(t)=KPHer(t)+KDdHer(t)dt]]>φc(t)=KPYer(t)+KDdYer(t)dt]]>式中，Her(t)、Yer(t)分別為無(wú)人艦載機(jī)當(dāng)前位置與三維下滑基準(zhǔn)軌跡之間在H方向、Y方向上的誤差，KP、KD為比例和微分控制參數(shù)。優(yōu)選地，自適應(yīng)飛行控制模塊的輸入信號(hào)包括：無(wú)人艦載機(jī)的四個(gè)縱向狀態(tài)量——飛行速度V、迎角α、俯仰角速率q、俯仰角θ，五個(gè)橫側(cè)向狀態(tài)量——側(cè)滑角β、滾轉(zhuǎn)角速率p、偏航角速率r、滾轉(zhuǎn)角φ、偏航角ψ，引導(dǎo)律模塊輸出的制導(dǎo)指令俯仰角指令θc(t)和滾轉(zhuǎn)角指令φc(t)，著艦指令與下滑基準(zhǔn)軌跡生成模塊輸出的速度指令Vc和側(cè)滑指令βc＝0；自適應(yīng)飛行控制模塊的輸出信號(hào)包括：油門開度ΔδT、升降舵偏角Δδe、副翼偏角δa、方向舵偏角δr；自適應(yīng)飛行控制模塊中的飛行控制律包括縱向和橫側(cè)向飛行控制律，通過(guò)以下方法設(shè)計(jì)得到：第一步、基于如下縱向線性模型：ΔV·Δα·Δq·Δθ·=AlonΔVΔαΔqΔθ+BlonΔδeΔδT]]>Δylon=10000001ΔVΔαΔqΔθ]]>判斷傳遞函數(shù)矩陣的相對(duì)階次，計(jì)算高頻增益矩陣Kp保證其為非奇異；式中，Alon、Blon為縱向線性系統(tǒng)矩陣；第二步、根據(jù)傳遞函數(shù)矩陣的相對(duì)階次，選取關(guān)聯(lián)矩陣ξm,lon(s)，從而設(shè)計(jì)如下參考模型：Δym,lon(t)＝Wm,lon(s)[Δrlon](t)式中，Δrlon(t)＝[ΔVc,Δθc]T，第三步、計(jì)算縱向飛行控制律Δδe(t)ΔδT(t)=K1,lonT(t)ΔV(t)Δα(t)Δq(t)Δθ(t)+K2,lon(t)ΔVcΔθc(t)]]>其中，K2,lon(t)為在線更新的控制矩陣；第四步、基于如下橫側(cè)向線性模型β·p·r·φ·ψ·=Alatβprφψ+Blatδaδr]]>ylat=1000000010βprφψ]]>判斷傳遞函數(shù)矩陣的相對(duì)階次，計(jì)算高頻增益矩陣Kp保證其為非奇異；式中，Alat、Blat為橫側(cè)向線性系統(tǒng)矩陣；第五步、根據(jù)傳遞函數(shù)矩陣的相對(duì)階次，選取關(guān)聯(lián)矩陣ξm,lat(s)，從而設(shè)計(jì)如下參考模型：ym,lat(t)＝Wm,lat(s)[rlat](t)式中，rlat(t)＝[0,φc]T，第六步，計(jì)算橫側(cè)向飛行控制律δa(t)δr(t)=K1,latT(t)β(t)p(t)r(t)φ(t)ψ(t)+K2,lat(t)0φc(t)]]>其中，K2,lat(t)為在線更新的控制矩陣。優(yōu)選地，所述多變量模型參考自適應(yīng)控制算法具體如下：針對(duì)如下線性系統(tǒng)Δx·(t)=AΔx(t)+BΔu(t),Δy(t)=CΔx(t)]]>式中，Δx為狀態(tài)向量，Δu為控制向量，Δy為輸出向量，A,B,C為系統(tǒng)矩陣；構(gòu)建參考模型為Δym(t)=Wm(s)[Δr](t),Wm(s)=ξm-1(s)]]>式中，ξm(s)為系統(tǒng)關(guān)聯(lián)矩陣；控制的目的是期望系統(tǒng)輸出Δy跟蹤參考模型的輸出Δym，因此構(gòu)建控制律結(jié)構(gòu)為Δu(t)=K1T(t)Δx(t)+K2(t)Δr(t)]]>式中Δr為參考輸入信號(hào)，K2(t)為名義控制矩陣的估計(jì)值；在模型參數(shù)完全已知的情況下，設(shè)計(jì)名義控制律中的控制矩陣滿足如下等式條件Gc(s)=C(sI-A-BK1*T)-1BK2*=Wm(s),Wm(s)=ξm-1(s)]]>則能夠保證系統(tǒng)輸出Δy完全跟蹤參考模型的輸出Δym；然而，模型參數(shù)不確定的情形下，無(wú)法得到名義控制矩陣因此只能用估計(jì)值K2(t)替代，估計(jì)值利用如下自適應(yīng)算法來(lái)在線更新：令ω(t)＝[ΔxT(t),ΔrT(t)]T，則輸出跟蹤誤差e(t)＝Δy(t)-Δym(t)定義新的誤差信號(hào)為ε(t)＝ξm(s)h(s)[e](t)+Ψ(t)ξ(t)式中，h(s)＝1/f(s)，f(s)為穩(wěn)定多項(xiàng)式，Ψ(t)為Ψ*＝Kp的估計(jì)值；令ζ(t)＝h(s)[ω](t),ξ(t)＝ΘT(t)ζ(t)-h(s)[Δu](t)則新的誤差信號(hào)轉(zhuǎn)化為ϵ(t)=Ψ*Θ~Tζ(t)+Ψ~(t)ξ(t)]]>式中，于是，控制矩陣參數(shù)的自適應(yīng)更新律設(shè)計(jì)為：Θ·T(t)=-Spϵ(t)ζT(t)m2(t)]]>Ψ·(t)=-ΓϵξT(t)m2(t)]]>式中，Γ＝ΓT＞0,相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：與目前的自動(dòng)著艦控制系統(tǒng)相比，本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)在于：其一，傳統(tǒng)自動(dòng)著艦系統(tǒng)基本都是基于參數(shù)確定的艦載機(jī)數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)的，但實(shí)際艦載機(jī)通常具有參數(shù)或者結(jié)構(gòu)的不確定性，然而本發(fā)明基于無(wú)人艦載機(jī)不確定模型設(shè)計(jì)自動(dòng)著艦系統(tǒng)，不依賴于精確的無(wú)人艦載機(jī)數(shù)學(xué)模型，既簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)步驟，又解決了復(fù)雜無(wú)人艦載機(jī)系統(tǒng)的著艦控制問(wèn)題；其二，傳統(tǒng)自動(dòng)著艦控制系統(tǒng)采用了單回路設(shè)計(jì)方法，將各個(gè)控制通道分開進(jìn)行設(shè)計(jì)，忽略了縱橫向運(yùn)動(dòng)量之間的耦合關(guān)系，而無(wú)人艦載機(jī)系統(tǒng)實(shí)際上是一種多變量多回路耦合的非線性系統(tǒng)，因此本發(fā)明提出了一種基于多變量模型參考自適應(yīng)控制方法，它是一種多變量設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)過(guò)程變得更簡(jiǎn)單，著艦精度更高；其三，傳統(tǒng)自動(dòng)著艦系統(tǒng)的控制器都是固定參數(shù)控制器，對(duì)系統(tǒng)和環(huán)境變化以及外部擾動(dòng)都缺乏適應(yīng)性，而本發(fā)明的自動(dòng)著艦系統(tǒng)能夠在線調(diào)節(jié)控制器參數(shù)，對(duì)系統(tǒng)和環(huán)境的各種不確定性以及外部擾動(dòng)具有較強(qiáng)的自適應(yīng)性和魯棒性。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明自動(dòng)著艦引導(dǎo)控制系統(tǒng)的原理框圖；圖2為無(wú)人艦載機(jī)著艦過(guò)程中的高度軌跡跟蹤效果圖；圖3為無(wú)人艦載機(jī)著艦過(guò)程中的側(cè)向軌跡跟蹤效果圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明提出了一種固定翼無(wú)人艦載機(jī)的自適應(yīng)自動(dòng)著艦引導(dǎo)控制系統(tǒng)，根據(jù)艦船與無(wú)人艦載機(jī)的相對(duì)位置和絕對(duì)位置信息，在線計(jì)算著艦指令信號(hào)，生成無(wú)人艦載機(jī)下滑基準(zhǔn)軌跡，通過(guò)制導(dǎo)系統(tǒng)引導(dǎo)無(wú)人艦載機(jī)追蹤基準(zhǔn)軌跡；并且在無(wú)人艦載機(jī)模型參數(shù)和結(jié)構(gòu)不確定情況下設(shè)計(jì)飛行控制器，從理論上保證模型不確定的線性系統(tǒng)的輸出信號(hào)漸近跟蹤參考模型的輸出信號(hào)，進(jìn)而跟蹤參數(shù)輸入信號(hào)，即無(wú)人艦載機(jī)姿態(tài)角能夠跟蹤制導(dǎo)指令，最終實(shí)現(xiàn)下滑軌跡的跟蹤，從而完成著艦任務(wù)。本發(fā)明自動(dòng)著艦引導(dǎo)控制系統(tǒng)的原理如圖1所示，其具體包括：著艦指令與下滑基準(zhǔn)軌跡生成模塊、引導(dǎo)律模塊、自適應(yīng)飛行控制模塊；著艦指令與下滑基準(zhǔn)軌跡生成模塊用于根據(jù)艦船與無(wú)人艦載機(jī)的相對(duì)位置和絕對(duì)位置信息，生成三維下滑基準(zhǔn)軌跡信號(hào)和速度指令信號(hào)，并將三維下滑基準(zhǔn)軌跡信號(hào)輸出給引導(dǎo)律模塊，將速度指令信號(hào)輸出給自適應(yīng)飛行控制模塊；引導(dǎo)律模塊用于根據(jù)無(wú)人艦載機(jī)當(dāng)前的位置、速率信息以及三維下滑基準(zhǔn)軌跡信號(hào)，生成俯仰角指令和滾轉(zhuǎn)角指令并將這兩個(gè)制導(dǎo)指令輸出給自適應(yīng)飛行控制模塊；自適應(yīng)飛行控制模塊用于根據(jù)無(wú)人艦載機(jī)當(dāng)前的狀態(tài)信息、引導(dǎo)律模塊輸出的兩個(gè)制導(dǎo)指令以及著艦指令與下滑基準(zhǔn)軌跡生成模塊輸出的速度指令信號(hào)和側(cè)滑指令信號(hào)，利用多變量模型參考自適應(yīng)控制算法生成無(wú)人艦載機(jī)的飛行控制信號(hào)。為了便于公眾理解，下面對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。著艦指令與下滑基準(zhǔn)軌跡生成模塊該模塊的輸入信號(hào)包括：艦船跑道或下滑道的方位角(ψS+λac)。該模塊的輸出信號(hào)包括三維下滑基準(zhǔn)軌跡信號(hào)XEATDc(t),YEATDc(t),ZEATDc(t)、速度指令信號(hào)Vc和側(cè)滑指令信號(hào)βc＝0。其中，下滑基準(zhǔn)軌跡信號(hào)輸出給引導(dǎo)律模塊，速度指令信號(hào)和側(cè)滑指令信號(hào)輸出給自適應(yīng)飛行控制模塊。第一步，無(wú)人艦載機(jī)捕獲下滑道，已知初始下滑高度-ZEA0、下滑角γc、下滑速度Vc，計(jì)算著艦時(shí)間td=ZEA0Vcsinγc---(1)]]>和下滑道長(zhǎng)度RA=Vctd=ZEA0sinγc---(2)]]>第二步，計(jì)算以理想著艦點(diǎn)為原點(diǎn)的地面坐標(biāo)系下的三維下滑基準(zhǔn)軌跡XEATDc(t)=Vc(t-td)cosγccos(ψS+λac)YEATDc(t)=Vc(t-td)cosγcsin(ψS+λac)ZEATDc(t)=-HEATDc(t)=-Vc(t-td)sinγc---(3)]]>引導(dǎo)律模塊該模塊的輸入信號(hào)包括：傳感器反饋的無(wú)人艦載機(jī)當(dāng)前位置X(t),Y(t),H(t)及其速率著艦指令與下滑基準(zhǔn)軌跡生成模塊輸出的下滑基準(zhǔn)軌跡信號(hào)XEATDc(t),YEATDc(t),ZEATDc(t)。該模塊的輸出信號(hào)包括：兩個(gè)制導(dǎo)指令——俯仰角指令θc(t)和滾轉(zhuǎn)角指令φc(t)。第一步，計(jì)算飛機(jī)當(dāng)前位置與下滑基準(zhǔn)軌跡之間的誤差Xer(t)＝XEATDc(t)-X(t)(4)Yer(t)＝Y(jié)EATDc(t)-Y(t)(5)Her(t)＝HEATDc(t)-H(t)(6)第二步，計(jì)算基于PID方法的引導(dǎo)律θc(t)=KPHer(t)+KDdHer(t)dt---(7)]]>φc(t)=KPYer(t)+KDdYer(t)dt---(8)]]>式中，KP、KD為比例和微分控制參數(shù)。自適應(yīng)飛行控制模塊該模塊的輸入信號(hào)包括：傳感器反饋的無(wú)人艦載機(jī)飛行狀態(tài)量x＝(V,α,β,p,q,r,φ,θ,ψ,X,Y,H)T，其中有四個(gè)縱向狀態(tài)量——飛行速度V、迎角α、俯仰角速率q、俯仰角θ，五個(gè)橫側(cè)向狀態(tài)量——側(cè)滑角β、滾轉(zhuǎn)角速率p、偏航角速率r、滾轉(zhuǎn)角φ、偏航角ψ；引導(dǎo)模塊輸出的制導(dǎo)指令俯仰角指令θc(t)和滾轉(zhuǎn)角指令φc(t)；著艦指令與下滑基準(zhǔn)軌跡生成模塊輸出的速度指令Vc。該模塊的輸出信號(hào)包括：油門開度ΔδT、升降舵偏角Δδe、副翼偏角δa、方向舵偏角δr。發(fā)送給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而控制無(wú)人艦載機(jī)飛行。具體過(guò)程為：首先計(jì)算縱向飛行控制律(第一、二、三步)，其次計(jì)算橫側(cè)向飛行控制律(第四、五、六步)。第一步，基于如下縱向線性模型ΔV·Δα·Δq·Δθ·=AlonΔVΔαΔqΔθ+BlonΔδeΔδT---(9)]]>Δylon=10000001ΔVΔαΔqΔθ---(10)]]>判斷傳遞函數(shù)矩陣的相對(duì)階次，計(jì)算高頻增益矩陣Kp保證其為非奇異。式中，Alon、Blon為縱向線性系統(tǒng)矩陣。第二步，根據(jù)傳遞函數(shù)矩陣的相對(duì)階次，通常選取交互矩陣ξm,lon(s)，從而設(shè)計(jì)如下參考模型Δym,lon(t)＝Wm,lon(s)[Δrlon](t)(11)式中，Δrlon(t)＝[ΔVc,Δθc]T，第三步，計(jì)算縱向飛行控制律Δδe(t)ΔδT(t)=K1,lonT(t)ΔV(t)Δα(t)Δq(t)Δθ(t)+K2,lon(t)ΔVcΔθc(t)---(12)]]>其中，K2,lon(t)為控制矩陣，依據(jù)模型參考自適應(yīng)控制算法進(jìn)行在線更新。第四步，基于如下橫側(cè)向線性模型β·p·r·φ·ψ·=Alatβprφψ+Blatδaδr---(13)]]>ylat=1000000010βprφψ---(14)]]>判斷傳遞函數(shù)矩陣的相對(duì)階次，計(jì)算高頻增益矩陣Kp保證其為非奇異。式中，Alat、Blat為橫側(cè)向線性系統(tǒng)矩陣。第五步，根據(jù)傳遞函數(shù)矩陣的相對(duì)階次，通常選取關(guān)聯(lián)矩陣ξm,lat(s)，從而設(shè)計(jì)如下參考模型ym,lat(t)＝Wm,lat(s)[rlat](t)(15)式中，rlat(t)＝[0,φc]T，第六步，計(jì)算橫側(cè)向飛行控制律δa(t)δr(t)=K1,latT(t)β(t)p(t)r(t)φ(t)ψ(t)+K2,lat(t)0φc(t)---(16)]]>其中，K2,lat(t)為控制矩陣，依據(jù)模型參考自適應(yīng)控制算法進(jìn)行在線更新。多變量模型參考自適應(yīng)控制算法針對(duì)如下線性系統(tǒng)Δx·(t)=AΔx(t)+BΔu(t),Δy(t)=CΔx(t)---(17)]]>式中，Δx為狀態(tài)向量，Δu為控制向量，Δy為輸出向量，A,B,C為系統(tǒng)矩陣。構(gòu)建參考模型為Δym(t)=Wm(s)[Δr](t),Wm(s)=ξm-1(s)---(18)]]>式中，ξm(s)為系統(tǒng)關(guān)聯(lián)矩陣?？刂频哪康氖瞧谕到y(tǒng)輸出Δy跟蹤參考模型的輸出Δym，因此構(gòu)建控制律結(jié)構(gòu)為Δu(t)=K1T(t)Δx(t)+K2(t)Δr(t)---(19)]]>式中Δr為參考輸入信號(hào)，K2(t)為名義控制矩陣的估計(jì)值。在模型參數(shù)完全已知的情況下，設(shè)計(jì)名義控制律中的控制矩陣滿足如下等式條件Gc(s)=C(sI-A-BK1*T)-1BK2*=Wm(s),Wm(s)=ξm-1(s)---(20)]]>則能夠保證系統(tǒng)輸出Δy完全跟蹤參考模型的輸出Δym。然而，模型參數(shù)不確定的情形下，無(wú)法得到名義控制矩陣因此只能用估計(jì)值替代，估計(jì)值需要利用如下自適應(yīng)算法來(lái)在線更新。令ω(t)＝[ΔxT(t),ΔrT(t)]T，則輸出跟蹤誤差e(t)＝Δy(t)-Δym(t)(21)定義新的誤差信號(hào)為ε(t)＝ξm(s)h(s)[e](t)+Ψ(t)ξ(t)(22)式中，h(s)＝1/f(s)，f(s)為穩(wěn)定多項(xiàng)式，Ψ(t)為Ψ*＝Kp的估計(jì)值。令ζ(t)＝h(s)[ω](t),ξ(t)＝ΘT(t)ζ(t)-h(s)[Δu](t)(23)則新的誤差信號(hào)轉(zhuǎn)化為ϵ(t)=Ψ*Θ~Tζ(t)+Ψ~(t)ξ(t)---(24)]]>式中，于是，控制矩陣參數(shù)的自適應(yīng)更新律設(shè)計(jì)為Θ·T(t)=-Spϵ(t)ζT(t)m2(t)---(25)]]>Ψ·(t)=-ΓϵξT(t)m2(t)---(26)]]>式中，Γ＝ΓT＞0,根據(jù)多變量模型參考自適應(yīng)控制算法原理的相關(guān)理論證明，可知該算法能夠保證線性系統(tǒng)各變量的有界性，輸出能夠漸近跟蹤參考模型的輸出。為了驗(yàn)證本發(fā)明技術(shù)方案的效果，以某無(wú)人機(jī)為對(duì)象，通過(guò)建立其縱橫向線性模型，描述無(wú)人機(jī)的動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)特性。主要仿真參數(shù)設(shè)置如下：通過(guò)MATLAB軟件平臺(tái)下的數(shù)值仿真驗(yàn)證，結(jié)果表明本發(fā)明自動(dòng)著艦引導(dǎo)控制系統(tǒng)能夠使無(wú)人艦載機(jī)高精度地跟蹤下滑基準(zhǔn)軌跡，從而成功地完成著艦任務(wù)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3