西北工业大学李珂澄获国家专利权
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龙图腾网获悉西北工业大学申请的专利一种基于自抗扰控制的变体飞机姿态控制频域分析方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119717875B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-21发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411880117.3,技术领域涉及:G05D1/495;该发明授权一种基于自抗扰控制的变体飞机姿态控制频域分析方法是由李珂澄;王悦文;刘小雄;史静平设计研发完成,并于2024-12-19向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于自抗扰控制的变体飞机姿态控制频域分析方法在说明书摘要公布了:本发明涉及一种基于自抗扰控制的变体飞机姿态控制频域分析方法,包括:建立变体飞机的六自由度非线性模型、气动力和气动力矩模型;设计基于ADRC的变体飞机姿态角控制律;将ADRC转换为LADRC;将LADRC进行参数化;对参数化后的LADRC控制律和系统进行拉氏变换,将闭环系统等效转换成单位负反馈系统,获得扰动传递函数和系统开环传递函数;对扰动传递函数的频域特性进行分析,获得ADRC对系统内外扰动的抗扰特性;对系统开环传递函数的频域特性进行分析,获得ADRC对模型不确定性的鲁棒特性。本发明通过自抗扰控制方法实现变体飞机的姿态控制,保证变体飞机在变体前后以及变体过程中的姿态稳定性和对指令信号的精确跟踪。
本发明授权一种基于自抗扰控制的变体飞机姿态控制频域分析方法在权利要求书中公布了:1.一种基于自抗扰控制的变体飞机姿态控制频域分析方法,其特征在于,包括: S1、建立变体飞机的六自由度非线性模型、气动力和气动力矩模型; S2、对步骤S1建立的六自由度非线性模型、气动力和气动力矩模型设计基于ADRC的变体飞机姿态角控制律; S3、将步骤S2设计的ADRC控制律通过参数选取转换为适用于频域分析的LADRC;具体为: 对于ADRC中的函数,,取参数,则,同时去除TD,将ADRC转换成了LADRC,转换后LADRC的完整算法表示如下: 其中,是系统输入系数的标称值; S4、将步骤S3得到的LADRC进行参数化;具体为: 1对LESO进行参数化 将LESO改写成状态空间表达式,有: 展开为 其中,,,,; 其特征多项式为: 通过极点配置方法,将LESO的极点全部放置于,即 比较等式两边参数,得 故LESO就通过参数化转换成如下单参数LESO: 其中,是LESO的状态,是系统输入,是系统输出,是LESO的极点; 2对PD控制器进行参数化 对于系统,代入LESO的PD控制器得闭环系统表达式: 其中为给定的指令,为系统输出,分别为比例系数和微分系数; 若LESO参数选择合适,估计准确,则近似有: 闭环系统表达式近似变为: 对其进行拉氏变换,得: 整理得闭环系统传递函数: 令,则闭环系统为二阶传递函数的标准形式: 取,则系统为临界阻尼状态,阶跃响应能快速、无超调地跟踪指令,此时,系统的特征方程为: 其闭环极点均位于处,将PD控制器的参数使用单个参数来表示; S5、对步骤S4参数化后的LADRC控制律和系统进行拉氏变换,将闭环系统等效转换成单位负反馈系统,获得扰动传递函数和系统开环传递函数;具体为: 首先,求三阶LESO的传递函数,对三阶LESO取拉氏变换得: 化简得: 继续化简得到: 将代入上式中,求出与: 对LADRC的PD控制器取拉氏变换,得: 将、、代入上式,并化简为单位负反馈形式,得: 于是有: 将参数化结果代入上式,得 故系统的开环传递函数和闭环传递函数分别为: 以俯仰角为例推导扰动传递函数,俯仰角近似传递函数为: 其中,包含了在俯仰角回路中,所有与升降舵无关的项,; 记,,将代入上式,化简得: 故系统的扰动传递函数为: S6、对步骤S5中获得的扰动传递函数的频域特性进行分析,获得ADRC对系统内外扰动的抗扰特性;具体为: 系统的扰动传递函数为: 选取不同的,画出其bode图,通过bode图中的幅值分析ADRC对扰动的抑制能力; S7、对步骤S5中获得的系统开环传递函数的频域特性进行分析,获得ADRC对模型不确定性的鲁棒特性;具体为: 忽略扰动项后的俯仰角近似传递函数为: 其中, 系统的开环传递函数为: 记,考虑模型不确定性时,即考虑的变化,令固定,改变的值,观察开环传递函数的幅值裕度和相位裕度,以此来分析ADRC对模型不确定性的鲁棒能力。
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