本發(fā)明屬于滑翔高速飛行器姿態(tài)控制領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于反作用控制系統(tǒng)的滑翔高速飛行器預(yù)設(shè)性能優(yōu)化控制方法。

背景技術(shù)：

1、面對高空滑翔飛行稀薄大氣環(huán)境導(dǎo)致的氣動(dòng)執(zhí)行裝置效率下降問題，帶有反作用控制系統(tǒng)的滑翔高速飛行器能通過助推器有效提升高速飛行器的姿態(tài)調(diào)節(jié)能力。然而，保障實(shí)現(xiàn)高精度跟蹤控制是一項(xiàng)復(fù)雜且具有挑戰(zhàn)性的工作。首先，弱氣動(dòng)環(huán)境下往往伴隨著氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生飽和現(xiàn)象，控制指令短時(shí)間內(nèi)無法得到響應(yīng)從而失去系統(tǒng)穩(wěn)定性。其次，高速飛行器實(shí)際飛行環(huán)境復(fù)雜多變，未知的外部擾動(dòng)容易使得飛行器偏離預(yù)定姿態(tài)。同時(shí)，高速飛行器在滑翔過程為保障滑翔條件與機(jī)動(dòng)能力要嚴(yán)格要求飛行器姿態(tài)的控制精度。現(xiàn)有方法一般采用預(yù)設(shè)性能控制保障控制性能約束。然而，預(yù)設(shè)性能方法在高速飛行器的應(yīng)用可能存在一定的脆弱性：一方面，由于變換函數(shù)的非線性映射，不確定性擾動(dòng)也會(huì)被非線性放大，進(jìn)而對閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性帶來更嚴(yán)重的影響；另一方面，由于預(yù)設(shè)性能方法的強(qiáng)迫性，性能邊界處輸入成本急劇上升，當(dāng)氣動(dòng)控制不足時(shí)，需要觸發(fā)反作用控制系統(tǒng)對氣動(dòng)控制進(jìn)行補(bǔ)充。因此，為高效地實(shí)現(xiàn)飛行器滑翔過程中的大范圍機(jī)動(dòng)，有必要開展一種基于反作用控制系統(tǒng)的高速飛行器預(yù)設(shè)性能魯棒優(yōu)化控制方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種基于反作用控制系統(tǒng)的滑翔高速飛行器預(yù)設(shè)性能優(yōu)化控制方法用于跟蹤攻角指令，并采用反作用控制系統(tǒng)補(bǔ)償氣動(dòng)執(zhí)行器的飽和現(xiàn)象，以實(shí)現(xiàn)高速飛行器滑翔姿態(tài)的最優(yōu)控制。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的第一方面，提供了一種基于反作用控制系統(tǒng)的滑翔高速飛行器預(yù)設(shè)性能優(yōu)化控制方法，所述滑翔高速飛行器帶有反作用控制系統(tǒng)，包括：

3、s1，構(gòu)建所述滑翔高速飛行器的二階姿態(tài)跟蹤誤差系統(tǒng)；

4、s2，建立跟蹤誤差約束，并對跟蹤誤差進(jìn)行動(dòng)力學(xué)轉(zhuǎn)變，并根據(jù)轉(zhuǎn)變后的跟蹤誤差及所述二階姿態(tài)跟蹤誤差系統(tǒng)確定轉(zhuǎn)變后的跟蹤誤差的滑模面及滑模面動(dòng)態(tài)；

5、s3，根據(jù)所述滑模面及滑模面動(dòng)態(tài)構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器，以對所述滑翔高速飛行器的姿態(tài)進(jìn)行控制；

6、其中，所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器為分別為評價(jià)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的激活函數(shù)和權(quán)值，所述評價(jià)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于觀測滑模面相關(guān)的值函數(shù)，以得到的近似最優(yōu)解，r＞0，為反作用控制系統(tǒng)控制增量的增益系數(shù)，為上一次觸發(fā)時(shí)刻的滑模面，觸發(fā)條件為事件誤差大于閾值。

7、按照本發(fā)明的第二方面，提供了一種電子設(shè)備，包括：計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)和處理器；

8、所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)用于存儲(chǔ)可執(zhí)行指令；

9、所述處理器用于讀取所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中存儲(chǔ)的可執(zhí)行指令，執(zhí)行如第一方面所述的方法。

10、按照本發(fā)明的第三方面，提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)指令，所述計(jì)算機(jī)指令用于使處理器執(zhí)行如第一方面所述的方法。

11、總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果：

12、本發(fā)明提供的方法，根據(jù)飛行器姿態(tài)二階動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)構(gòu)建了等價(jià)約束的增量式模型，在保障跟蹤性能約束的同時(shí)，減少對氣動(dòng)模型的精度依賴。在增量式建模的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了基于事件觸發(fā)的反作用控制系統(tǒng)，事件觸發(fā)條件與性能約束和控制代價(jià)相關(guān)，從而通過反作用控制系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)時(shí)機(jī)的補(bǔ)償。最后，同時(shí)考慮估計(jì)誤差、輸入代價(jià)和約束條件，基于自適應(yīng)動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法構(gòu)建單評價(jià)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)優(yōu)化控制，從而實(shí)現(xiàn)高速飛行器滑翔姿態(tài)的最優(yōu)控制。

技術(shù)特征：

1.一種基于反作用控制系統(tǒng)的滑翔高速飛行器預(yù)設(shè)性能優(yōu)化控制方法，所述滑翔高速飛行器帶有反作用控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟s1中，所述二階姿態(tài)跟蹤誤差系統(tǒng)為：

3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，步驟s2中，所述跟蹤誤差約束為：

4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟s2中，所述滑模面為：

5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，步驟s2中，所述滑模面動(dòng)態(tài)為：

6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟s3中，所述根據(jù)所述滑模面及其動(dòng)態(tài)構(gòu)建控制器，包括：

7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，步驟s3中，所述閾值為：

8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述評價(jià)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值的更新律為令目標(biāo)函數(shù)最小化得到；

9.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括：計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)和處理器；

10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)指令，所述計(jì)算機(jī)指令用于使處理器執(zhí)行如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于反作用控制系統(tǒng)的滑翔高速飛行器預(yù)設(shè)性能優(yōu)化控制方法，屬于滑翔高速飛行器姿態(tài)控制領(lǐng)域，該方法面向帶有反作用控制系統(tǒng)的高速飛行器，根據(jù)其姿態(tài)二階動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)構(gòu)建了等價(jià)約束的增量式模型，在保障跟蹤性能約束的同時(shí)，減少對氣動(dòng)模型的精度依賴。在增量式建模的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了基于事件觸發(fā)的反作用控制系統(tǒng)，事件觸發(fā)條件與性能約束和控制代價(jià)相關(guān)，從而通過反作用控制系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)時(shí)機(jī)的補(bǔ)償。最后，同時(shí)考慮估計(jì)誤差、輸入代價(jià)和約束條件，基于自適應(yīng)動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法構(gòu)建單評價(jià)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)優(yōu)化控制，從而實(shí)現(xiàn)高速飛行器滑翔姿態(tài)的最優(yōu)控制。

技術(shù)研發(fā)人員：劉磊,韓瀟,李王冕,樊慧津,王博
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華中科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/14