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申请/专利权人：烟台大学

摘要：本发明是关于一种无人机的侧滑与倾斜复合转弯控制技术，其通过侧滑与倾斜两种转弯方式进行复合实现无人机侧向质心转弯控制。该方法能通过偏航通道控制量来调节倾斜姿态期望角信号的大小，反过来通过倾斜通道控制量来调节偏航通道姿态角期望信号，从而避免了两个通道的同时剧烈转弯，也实现了转弯能量的动态合理分配。同时又通过侧向位置误差、速度误差以及加速度误差来分别对偏航与倾斜通道的不确定性进行加速度、偏航角速率、倾斜角速率之间的双通道耦合动态估计，从而实现了双通道的不确定性动态耦合补偿，使得该方法具有很好的快速性与抗干扰能力。

主权项：1.一种无人机的侧滑与倾斜复合转弯控制方法，其特征在于以下步骤：步骤S10：安装加速度计测量无人机侧向加速度；通过积分得到侧向速度，再次积分得到侧向位移信号；再根据飞行任务设定侧向位移期望信号，并与侧向位移信号进行对比得到侧向位移误差信号，采用侧向速度信号与侧向位移期望信号的一阶导数进行比较得到侧向速度误差信号，采用侧向加速度信号与侧向位移期望信号的二阶导数进行对比得到侧向加速度误差信号；然后对侧向位移误差信号进行积分，得到侧向位移误差积分信号，组合生成偏航角指令信号；然后通过偏航角指令信号分别生成偏航速度误差干扰估计律、偏航加速度误差干扰估计律以及偏航位置误差干扰估计律；通过积分后分别得到偏航速度误差干扰估计参数、偏航加速度误差干扰估计参数与偏航位置误差干扰估计参数；最后对侧向位移误差信号、侧向速度误差信号以及侧向加速度误差信号进行组合得到侧向组合误差信号包括：vz＝∫azdt；z＝∫vzdt；e1＝z-zd； s1＝∫e1dt；φd＝k1e1+k2s1+k3d1+k4d2；dw1＝kw1φdd1；dw2＝kw2φdd2；dw3＝kw3φde1；w1＝∫dw1dt；w2＝∫dw2dt；w3＝∫dw3dt； 其中az为安装加速度计测量得到的无人机的侧向加速度；vz为侧向速度信号，z为侧向位移信号；zd为侧向位移期望信号，e1为侧向位移误差信号，为侧向位移期望信号的一阶导数，为侧向位移期望信号的二阶导数，d1为侧向速度误差信号，d2为侧向加速度误差信号，s1为侧向位置误差积分信号；φd为偏航角指令信号；k1、k2、k3、k4为常值控制参数；dw1为偏航速度误差干扰估计律、dw2为偏航加速度误差干扰估计律、dw3为偏航位置误差干扰估计律；kw1、kw2与kw3为常值参数；w1为偏航速度误差干扰估计参数、w2为偏航加速度误差干扰估计参数、w3为偏航位置误差干扰估计参数；为侧向组合误差信号；步骤S20：安装姿态陀螺仪测量得到无人机偏航角信号，根据倾斜通道控制综合信号求解倾斜控制综合积分信号，并设定偏航权值初值，生成偏航权重信号，然后乘以偏航角指令信号并叠加侧向组合误差信号得到偏航角理想信号，并与无人机偏航角信号进行对比得到偏航角误差信号，最后进行积分得到偏航角误差积分信号包括：sg＝∫|ug|dt； e2＝φ-φda；s2＝∫e2dt；其中φ为安装姿态陀螺仪测量得到的无人机偏航角信号，ug为倾斜通道控制综合信号，其初始值选取为0；sg为倾斜控制综合积分信号；w10为偏航权值初值，其为常值参数；ε11、ε12为常值参数；wa1为偏航权重信号；φda为偏航角理想信号，e2为偏航角误差信号；s2为偏航角误差积分信号；步骤S30：根据侧向位移误差信号、侧向位移误差积分信号、侧向速度误差信号、侧向加速度误差信号组合生成倾斜角指令信号；然后通过倾斜角指令信号分别生成倾斜速度误差干扰估计律、倾斜加速度误差干扰估计律以及倾斜位置误差干扰估计律；通过积分后分别得到倾斜速度误差干扰估计参数、倾斜加速度误差干扰估计参数与倾斜位置误差干扰估计参数；最后对侧向位移误差信号、侧向速度误差信号以及侧向加速度误差信号进行组合得到倾斜组合误差信号如下：γd＝l1e1+l2s1+l3d1+l4d2；dm1＝km1γdd1；dm2＝km2γdd2；dmw3＝km3γde1m1＝∫dm1dt；m2＝∫dm2dt；m3＝∫dm3dt； 其中γd为倾斜角指令信号；l1、l2、l3、l4为常值控制参数；dm1为倾斜速度误差干扰估计律、dm2为倾斜加速度误差干扰估计律、dm3为倾斜位置误差干扰估计律；km1、km2与km3为常值参数；m1为倾斜速度误差干扰估计参数、m2为倾斜加速度误差干扰估计参数、m3为倾斜位置误差干扰估计参数；为倾斜组合误差信号；步骤S40：安装姿态陀螺仪测量得到无人机倾斜角信号，根据偏航通道控制综合信号求解偏航控制综合积分信号，并设定倾斜权值初值，生成倾斜权重信号，然后乘以倾斜角指令信号并叠加倾斜组合误差信号得到倾斜角理想信号，并与无人机倾斜角信号进行对比得到倾斜角误差信号，最后进行积分得到倾斜角误差积分信号包含；sf＝∫|up|dt； e3＝γ-γda；s3＝∫e3dt；其中γ为安装姿态陀螺仪测量得到的无人机倾斜角信号，up为偏航通道控制综合信号，其初始值选取为0；sf为偏航控制综合积分信号；w20为倾斜权值初值，其为常值参数；ε21、ε22为常值参数；wa2为倾斜权重信号；γda为倾斜角理想信号，e3为倾斜角误差信号；s3为倾斜角误差积分信号；步骤S50：根据所述的倾斜角指令信号、偏航角指令信号分别求解偏航通道常值干扰估计律信号、偏航通道偏航角误差干扰估计律信号、偏航通道偏航角速率干扰估计律信号、偏航通道倾斜角误差干扰估计律信号、偏航通道加速度干扰估计律信号，倾斜通道常值干扰估计律信号、倾斜通道倾斜角误差干扰估计律信号、倾斜通道倾斜角速率干扰估计律信号、倾斜通道偏航角误差干扰估计律信号、倾斜通道加速度干扰估计律信号；通过积分后分别得到偏航通道常值干扰估计信号、偏航通道偏航角误差干扰估计信号、偏航通道偏航角速率干扰估计信号、偏航通道倾斜角误差干扰估计信号、偏航通道加速度干扰估计信号，倾斜通道常值干扰估计信号、倾斜通道倾斜角误差干扰估计信号、倾斜通道倾斜角速率干扰估计信号、倾斜通道偏航角误差干扰估计信号、倾斜通道加速度干扰估计信号；然后组成生成偏航通道干扰估计总信号与倾斜通道干扰估计总信号；dc11＝kc11φd；dc21＝kc21γd；dc12＝kc12φde2；dc22＝kc22γde3；dc13＝kc13φdωy；dc23＝kc23γdωx；dc14＝kc14φde3；dc24＝kc24γde2；dc15＝kc15φdaz；dc25＝kc25γdaz； 其中kc11、kc12、kc13、kc14、kc15、kc21、kc22、kc23、kc24、kc25为常值控制参数；dc11为偏航通道常值干扰估计律信号、dc12为偏航通道偏航角误差干扰估计律信号、dc13为偏航通道偏航角速率干扰估计律信号、dc14为偏航通道倾斜角误差干扰估计律信号、dc15为偏航通道加速度干扰估计律信号，dc21为倾斜通道常值干扰估计律信号、dc22为倾斜通道倾斜角误差干扰估计律信号、dc23为倾斜通道倾斜角速率干扰估计律信号、dc24为倾斜通道偏航角误差干扰估计律信号、dc25为倾斜通道加速度干扰估计律信号；为偏航通道常值干扰估计信号、为偏航通道偏航角误差干扰估计信号、为偏航通道偏航角速率干扰估计信号、为偏航通道倾斜角误差干扰估计信号、为偏航通道加速度干扰估计信号，为倾斜通道常值干扰估计信号、为倾斜通道倾斜角误差干扰估计信号、为倾斜通道倾斜角速率干扰估计信号、为倾斜通道偏航角误差干扰估计信号、为倾斜通道加速度干扰估计信号；为偏航通道干扰估计总信号，为倾斜通道干扰估计总信号；步骤S60：安装速率陀螺仪测量无人机的偏航角速率信号与倾斜角速率信号，然后叠加倾斜角误差积分信号、偏航角误差积分信号、倾斜角误差信号、偏航角误差信号、侧向加速度信号、偏航通道干扰估计总信号与倾斜通道干扰估计总信号生成最终的偏航通道控制综合信号与倾斜通道控制综合信号，分别输送给无人机偏航舵机与倾斜舵机，实现无人机侧滑与倾斜复合转弯控制如下： 其中up为偏航通道控制综合信号、ug为倾斜通道控制综合信号，k11、k12、k13、k14、k15、k16、k21、k22、k23、k24、k25、k26为常值控制参数。

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