飞行器执行机构输出力矩饱和抗干扰姿态控制方法及系统与流程.docx

该文档涉及的是一种飞行器执行机构输出力矩饱和抗干扰姿态控制的方法及系统。这个发明主要针对飞行器在执行任务时遇到的两个关键问题：执行机构输出力矩饱和和外部环境干扰。力矩饱和指的是执行机构在特定条件下无法提供控制器所需的力矩，这可能导致飞行器稳定性下降或无法跟踪命令，而外部环境干扰则会影响飞行器的控制精度和能量消耗。 传统的解决方案，如PID控制、滑模变结构控制和鲁棒H∞控制，虽然有一定的效果，但存在一定的局限性。例如，PID控制和鲁棒H∞控制未充分利用干扰特性，而自抗扰控制（ADRC）虽然能主动估计和补偿扰动，但同样适用于单一干扰系统。滑模控制虽然鲁棒性强，但可能存在抖振问题和较大的保守性。 为了解决这些问题，本发明提出了一种新的控制方法，首先根据飞行器的运行轨道确定可能的外部环境干扰，如重力梯度力矩、气动力矩和磁干扰力矩。然后，利用这些干扰信息构建干扰后的飞行器姿势动力学模型，并估计外部环境干扰力矩的状态。接着，分析执行机构的输出能力和输出力矩的变化率，特别是考虑执行机构在饱和或限幅情况下的控制性能。采用连续快速非奇异终端滑模算法处理飞行器姿势动力学模型，以实现对执行机构输出力矩饱和的抗干扰控制，同时优化控制过程的平稳性。 这种方法的创新之处在于，它不仅考虑了执行机构的物理特性，还对干扰进行了精确的估计和补偿，从而在执行机构能力受限时提高飞行器的抗干扰姿态控制能力。通过这种方式，可以提升飞行器在复杂环境下的控制精度和任务完成能力，降低了因力矩饱和和干扰导致的任务失败风险。