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申请/专利权人：西北工业大学

摘要：本发明提供了一种基于事件触发的飞行器集群姿态协同抗饱和控制方法，涉及飞行器控制技术领域，方法包括：构建集群中各飞行器的姿态控制状态空间模型和期望姿态，并据此构建误差动力学方程；依据各飞行器间的通信拓扑关系设计采样变量，并设定各飞行器的采样模式；根据采样变量和采样模式确定采样误差，并建立事件触发机制；设计各飞行器的控制方案，并构建集群姿态协同控制动力学模型；根据事件触发机制对实时采样误差进行条件判断，并更新采样变量的采样值；根据H无穷抗饱和控制律约束确定控制器增益，并在采样变量更新后，更新控制方案，传递给飞行器的执行机构。本发明能够解决由于外界干扰引起的飞行器执行机构动作频繁及幅值受限问题。

主权项：1.一种基于事件触发的飞行器集群姿态协同抗饱和控制方法，其特征在于，包括：构建集群中各飞行器的姿态控制状态空间模型和期望姿态，并根据所述姿态控制状态空间模型和所述期望姿态构建误差动力学方程；依据各飞行器间的通信拓扑关系设计采样变量，并基于所述采样变量设定各飞行器的采样模式；根据所述采样变量和所述采样模式确定各飞行器的采样误差，并根据所述采样误差建立事件触发机制；根据各飞行器的控制增益矩阵和所述采样模式设计各飞行器的控制方案，并基于所述控制方案和所述误差动力学方程构建集群姿态协同控制动力学模型；根据所述事件触发机制对获取到的各飞行器的实时的采样误差进行条件判断，并根据判断结果对所述采样变量的采样值进行更新；根据H无穷抗饱和控制律约束确定H无穷抗饱和控制器增益，并在所述采样变量进行更新后，根据所述H无穷抗饱和控制器增益对所述控制方案进行更新，并将更新后的控制方案传递给对应的飞行器的执行机构，以实现协同抗饱和控制；构建集群中各飞行器的姿态控制状态空间模型和期望姿态，并根据所述姿态控制状态空间模型和所述期望姿态构建误差动力学方程，包括：构建各飞行器的姿态控制状态空间模型；所述姿态控制状态空间模型的公式为：；其中，为第i个飞行器的被控姿态变量，，为第i个飞行器的攻角，为第i个飞行器的侧滑角，为第i个飞行器的滚转角，为第i个飞行器旋转角速度在体坐标系x轴的分量，为第i个飞行器旋转角速度在体坐标系y轴的分量，为第i个飞行器旋转角速度在体坐标系z轴的分量，为的导数，为第i个飞行器的状态矩阵，，、、、、、和分别为第一系数、第二系数、第三系数、第四系数、第五系数、第六系数和第七系数，第一系数，其中为第i个飞行器俯仰力矩因数对的偏导数，为对应的无量纲参数，，为第i个飞行器的特征长度，为第i个飞行器的速度，为第i个飞行器的来流动压头，为第i个飞行器的特征面积，为第i个飞行器对体坐标系z轴的转动惯量，第二系数，其中为第i个飞行器的质量，为侧向力因数对的偏导数，第三系数，为第i个飞行器滚转力矩因数对的偏导数，为对应的无量纲参数，，为第i个飞行器对体坐标系x轴的转动惯量，第四系数，为第i个飞行器偏航力矩因数对的偏导数，为第i个飞行器对体坐标系y轴的转动惯量，第五系数，为第i个飞行器偏航力矩因数对的偏导数，为对应的无量纲参数，，第六系数，为第i个飞行器俯仰力矩因数对的偏导数，第七系数，为第i个飞行器升力因数对的偏导数，为第i个飞行器的输入矩阵，，、和分别为第八系数、第九系数和第十系数，第八系数，为第i个飞行器的升力因数对升降舵偏角的偏导数，第九系数，为第i个飞行器侧向力因数对方向舵偏角的偏导数，第十系数，为第i个飞行器的俯仰力矩因数对升降舵偏角的偏导数，为第i个飞行器的控制方案，，为作用在第i个飞行器上的外界干扰，N为集群中飞行器的个数；构建集群中各飞行器的期望姿态；所述期望姿态的公式为：；其中，为所述期望姿态，为第i个飞行器的期望攻角，为第i个飞行器的期望侧滑角，为第i个飞行器的期望滚转角，为第i个飞行器的期望旋转角速度在体坐标系x轴的分量，为第i个飞行器的期望旋转角速度在体坐标系y轴的分量，为第i个飞行器的期望旋转角速度在体坐标系z轴的分量；根据所述被控姿态变量和所述期望姿态确定集群中各个飞行器的姿态误差变量；所述姿态误差变量的公式为：；其中，为所述姿态误差变量；构建各个飞行器的误差动力学方程；所述误差动力学方程的公式为：；其中，为第i个飞行器的测量输出，为第i个飞行器的测量输出矩阵，，为三维单位矩阵，是为第i个飞行器构建的综合干扰，，为的逆矩阵；依据各飞行器间的通信拓扑关系设计采样变量，并基于所述采样变量设定各飞行器的采样模式，包括：依据各飞行器间的通信拓扑关系为每个飞行器设计采样变量；所述采样变量的公式为：；其中，为第i个飞行器的采样变量，t为当前时刻，为由向量生成的对角矩阵，，表示生成对角矩阵，为自行选取参数的3×6维大小的增益矩阵，为表征集群中各飞行器间的通信关系的Laplacian矩阵L中第i行第j列的元素，为第j个飞行器的测量输出，为自行选定的正常数；基于所述采样变量设定每个飞行器的采样模式；所述采样模式的公式为：；为第i个飞行器的机载计算机在t时刻针对第i个飞行器的采样变量的采样值，为第i个飞行器采样变量在第k次事件发生时刻处的值，表示当前时刻t处在时刻和之间，k表示第k次事件发生，即第k次更新采样，表示第i个飞行器第k次事件发生的时刻，表示第i个飞行器第k+1次事件发生的时刻；根据所述采样变量和所述采样模式确定各飞行器的采样误差，并根据所述采样误差建立事件触发机制，包括：根据所述采样变量和所述采样模式进行计算，得到各飞行器的采样误差；所述采样误差的公式为：；其中，为第i个飞行器的采样误差；根据所述采样误差构建事件触发机制；所述事件触发机制的表达式为：；其中，为第i个飞行器的采样误差的二范数，和均为自行选定的正常数；根据各飞行器的控制增益矩阵和所述采样模式设计各飞行器的控制方案，并基于所述控制方案和所述误差动力学方程构建集群姿态协同控制动力学模型，包括：根据各飞行器的控制增益矩阵和所述采样模式进行计算，得到各飞行器的控制方案；所述控制方案的公式为：；其中，为第i个飞行器的控制增益矩阵，为所述第i个飞行器的控制方案；基于所述误差动力学方程和各飞行器的控制方案构建集群姿态协同控制动力学模型；所述集群姿态协同控制动力学模型的公式为：；其中，为综合被控状态量，，T表示转置运算，为综合被控状态量的导数，为综合状态矩阵，，为综合输入矩阵，，为综合测量输出矩阵，，为综合控制增益矩阵，，为综合采样值，，为综合干扰值，，为综合测量输出，；所述综合被控状态量、所述综合状态矩阵、所述综合输入矩阵和所述综合测量输出矩阵均是由所述误差动力学方程构建的。

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