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申请/专利权人：河南科技大学

摘要：一种预定义时间二自由度直升机的跟踪控制器设计方法，建立二自由度直升机动力学模型，引入固定时间预设性能函数约束跟踪误差，进行等效误差变换，基于动态面控制技术，构造坐标变换，引入预定义时间滤波器，将二自由度直升机系统模型分解为两级子系统，构建两级级子系统相应的李雅普诺夫函数，设计虚拟控制函数、参数更新律、自适应律和预定义时间预设性能轨迹跟踪控制器。本发明所设计的控制器能保证整个二自由度直升机的所有信号都是预定时间有界，能有效改善二自由度直升机的暂态性能和稳态性能，保证在二自由度直升机迅速、精准地跟踪参考轨迹。

主权项：1.一种预定义时间二自由度直升机的跟踪控制器设计方法，其特征在于：具体包括以下步骤：步骤1、根据二自由度直升机系统模型，引入量化和自触发机制，构造的二自由度直升机系统方程为 y＝k1式中：k1＝[θ,φ]T，ut＝Lμt＝[Vf,Vp]T，μt＝[μ1t,μ2t]T，θ和φ分别代表二自由度直升机的俯仰角和偏航角，代表俯仰角θ的角速度；代表偏航角φ的角速度；Vf代表俯仰螺旋桨电机的电压；Vp代表偏航螺旋桨电机的电压；L＝diag{l1,l2}，且满足l1＞0,l2＞0，为增益函数，τimin＞0表示量化的死区大小，表示一个未知的增益，表示量化密度，diag{·}表示对角矩阵，Ak和Bk为二自由度直升机系统模型的增益矩阵，ΔAk∈R2为未知光滑非线性函数向量；[·]T代表[·]的转置；步骤2、基于步骤1构造的二自由度直升机系统方程，构建固定时间预设性能函数ψit约束跟踪误差e1t＝k1-kd，kd为待给定的参考轨迹，通过构造与固定时间预设性能函数ψit相关的等式关系以及误差转换函数进行变换，将受不等式约束的跟踪误差e1t转换为不受约束的等效误差εt；步骤3、基于步骤2得到的等效误差εt，结合动态面控制方法，引入预定义时间滤波器，构造坐标变换方程，坐标变换方程作为二自由度直升机系统模型分解出的两级子系统；步骤4、针对二自由度直升机系统模型的第一级子系统构造李雅普诺夫函数V1，对李雅普诺夫函数V1时间求导得到使得二自由度直升机姿态系统第一级子系统趋于预定义时间稳定，设计虚拟控制器α和参数更新律代入并通过不等式化简，获得第一级子系统待设计的虚拟控制器增益；步骤5、针对二自由度直升机系统模型的第二级子系统构造李雅普诺夫函数V2，对李雅普诺夫函数V2时间求导得到使得二自由度直升机姿态系统第二级子系统趋于预定义时间稳定，结合虚拟控制器增益设计预定义时间预设性能跟踪控制器μt，自适应律参数更新律以及参数更新律代入并通过不等式化简，获得第二级子系统待设计的跟踪控制器增益。

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