上傳人：5***

認證信息

認證類型：個人認證

認證主體：徐**（實名認證）

IP屬地：湖北

IP屬地：湖北 上傳時間：2022-03-17 格式：PPT 頁數(shù)：21 大?。?16KB 積分：30 舉報 版權(quán)申訴

1、 空天飛行器的空天飛行器的 全局終端滑模控制全局終端滑?？刂?報告人：李英報告人：李英 指導(dǎo)老師：井元偉教授指導(dǎo)老師：井元偉教授 目錄目錄1.1.飛行器姿態(tài)模型及其輸入輸出解耦飛行器姿態(tài)模型及其輸入輸出解耦 2.2.全局終端滑?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計全局終端滑?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計 3.3.仿真仿真4.4.結(jié)論結(jié)論飛行器姿態(tài)模型飛行器姿態(tài)模型數(shù)學(xué)模型為：數(shù)學(xué)模型為： （1 1）( cossin) tancossin( cossin) / cos()()()yzxxxyzxyyxyzzzprqqrrqJJMpqrJJMJJqprJJJJMrprJJ飛行器姿態(tài)模型飛行器姿態(tài)模型令令則式（則式（1 1）可）可表示為仿

2、射非線性系統(tǒng)表示為仿射非線性系統(tǒng) （2 2） 123456xxxxpxqxr123xxyyzzMuJMuJMuJ123yzxzxyxyzJJJJJJJJJ31()()()iijjxfxgx uyhx飛行器姿態(tài)模型飛行器姿態(tài)模型其中其中45161251615126121 5 62 4 63 4 5( sincos ) tancossinsinseccossec( )xxxxxxxxxxxxxxxxf xx xx xx x123456, , , , ,Txx x x x x x123,Tuu u u,1,2,3i j 123123, , ,TTyy y yx x x 輸入輸出解耦輸入輸出解耦如果如

3、果 (1) (1)對所有對所有 都有都有 ；（2 2）Flab-Flab-WolovichWolovich矩陣（或叫解耦矩陣）矩陣（或叫解耦矩陣）在在 點非奇異，則系統(tǒng)的輸入輸出解耦問題在該點附近可點非奇異，則系統(tǒng)的輸入輸出解耦問題在該點附近可以通過一個靜態(tài)狀態(tài)反饋解決。以通過一個靜態(tài)狀態(tài)反饋解決。 ,1ii jm kr( )0jkgfiLL hx 1112121222121( )( ), ,1,2,ijmmmmmmrijgfiaaaaaaA xaaaaLLh xi jm0 x輸入輸出解耦輸入輸出解耦狀態(tài)反饋如下狀態(tài)反饋如下 （3 3）式中式中在滿足上述條件的情況下，再利用狀態(tài)變換在滿足上述條

4、件的情況下，再利用狀態(tài)變換 ，就能，就能使得系統(tǒng)輸出的第使得系統(tǒng)輸出的第 個分量個分量 僅受第僅受第 個參考變量個參考變量 的影響。的影響。1112()()()()()()()()()()()()(),1, 2,imrifiuxx vxAx bxxAxbxbxbxbxbxLhxim 111111( )( ),( ),( ),( ),( ),( )mTrrffmfmfmZxh x L h xLh xhx L hxLhxiiyiiv輸入輸出解耦輸入輸出解耦此時原非線性系統(tǒng)化為此時原非線性系統(tǒng)化為 zA zB vyC z10101,10imAAAA100,1imBBBB 1,001imCCCC輸入輸

5、出解耦輸入輸出解耦根據(jù)本文的根據(jù)本文的ASVASV系統(tǒng)，可得系統(tǒng)，可得經(jīng)計算經(jīng)計算 ，所以，所以Flab-Wolovich矩陣為非奇矩陣為非奇異。則在整個區(qū)域內(nèi)，控制系統(tǒng)的相對階集合為異。則在整個區(qū)域內(nèi)，控制系統(tǒng)的相對階集合為 。 111233333000123000123000123( )0( )0( )0( )0( )0( )0( )0( )0( )0gfgfgfgfgfgfgfgfgfL L h xL L h xL L h xL L h xL L h xL L h xL L h xL L h xL L h x123123123111222333( )( )( )( )( )( )( )(

6、 )( )( )gfgfgfgfgfgfgfgfgfL L h xL L h xL L h xA xL L hxL L hxL L hxL L hxL L hxL L hx12121112121 sintancostan0cossin0 sinseccossecxxxxxxxxxx2( )sec0A xx2,2,2輸入輸出解耦輸入輸出解耦此時，經(jīng)過此時，經(jīng)過狀態(tài)反饋控制律狀態(tài)反饋控制律 ，使系統(tǒng)實使系統(tǒng)實現(xiàn)輸入輸出解耦線性化。現(xiàn)輸入輸出解耦線性化。做如下狀態(tài)變換做如下狀態(tài)變換 ( )( )uxx v011111110222122203331333()()()()()()fffhxxzL hxx

7、zhxxzzL hxxzhxxzL hxxz輸入輸出解耦輸入輸出解耦則則ASVASV姿態(tài)系統(tǒng)姿態(tài)系統(tǒng)(2)(2)解耦線性化后的狀態(tài)方程和輸出方解耦線性化后的狀態(tài)方程和輸出方程分別為程分別為。 (4)(4) zAzBvyC z123AAAA0 10 0iA123BBBB01iB 123CCCC0 1iC 1,2,3i 全局終端滑?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計全局終端滑?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計考慮高階單輸入單輸出非線性系統(tǒng)：考慮高階單輸入單輸出非線性系統(tǒng)： (5)(5)設(shè)計一種具有遞歸結(jié)構(gòu)的快速滑動模態(tài)表示為設(shè)計一種具有遞歸結(jié)構(gòu)的快速滑動模態(tài)表示為其中其中 為正奇數(shù)。為正奇數(shù)。1,1,2,1( )( )( )iinxxin

8、xf xg xu t001122/100000/211111/122222nnqpqpqpnnnnnnssssssssssss,0ii ,()(0,1,2)iiiip q pqin全局終端滑?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計全局終端滑模控制系統(tǒng)設(shè)計對對于位置跟蹤控制，設(shè)位置指令為于位置跟蹤控制，設(shè)位置指令為 r，則則通過遞推，得通過遞推，得 (6)(6)取控制律為取控制律為 (7)(7)01srx ( )( )( )( )01nnnnnsrxrx 122/( )(1)1100kkn knnqpnn knnkkkkn kkkdsrxssdt 122/( )(1)1100( )( )( )kkn knnqpnn kn

9、kkkkn kkkdsrf xg xu tssdt 122/( )(1)/111001( )( )( )kkn knnqpnn kq pkkkknnn kkkdu trf xssa sb sg xdt 全局終端滑?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計全局終端滑?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計則則 (8)(8)定義定義 函數(shù)函數(shù) 很明顯很明顯， ，系統(tǒng)穩(wěn)定。系統(tǒng)穩(wěn)定。 本文三個通道均為二階系統(tǒng)，則本文三個通道均為二階系統(tǒng)，則得控制器為得控制器為/111q pnnnsa sb s Lyapunov2112nVs2()/1111qppnnnnVssa sb s 0V 00/0000111( )( )( )qpq pdv trf xssa s

10、b sg xdt00/01000002,1,2,3qpinsrx ssssi 全局終端滑?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計全局終端滑?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計此時可以根據(jù)此時可以根據(jù)算出收斂時間算出收斂時間 以及到達滑模面的時間以及到達滑模面的時間 。st()/(0)ln()pqpspxtpq1()/1(0)ln()np qpspa xbta pqb1nst仿真研究仿真研究滾轉(zhuǎn)角、滾轉(zhuǎn)角、俯仰角、偏航角俯仰角、偏航角初始角分別為初始角分別為1 1，4 4，-1-1，在，在0s0s時外加干擾時外加干擾 ， ， 。滾轉(zhuǎn)角、。滾轉(zhuǎn)角、俯俯仰角、偏航角仰角、偏航角指令分別為指令分別為5 5，3 3，1 1。10.5sindt20.5sindt30.5sindt 01234567891011.522.533.544.555.5time(s)x1(deg)滾 轉(zhuǎn) 角滾 轉(zhuǎn) 角 指 令仿真研究仿真研究0123456789102.833.23.43.63.84time(s)x2(deg)俯 仰 角俯 仰 角 指 令仿真研究仿真研究012345678910-1-0.500.511.5time(s)x3(deg)偏 航 角偏 航 角 指 令仿真研究仿真研究012345678910-2024681012time(s)s1(滾轉(zhuǎn)通道滑模面)結(jié)論結(jié)論 從