基于ESO的小型飞行器增量动态逆控制律设计

高少婷

(中国飞行试验研究院，西安 710089)

0 引言

随着低成本、轻便型微处理器和惯性测量元件广泛使用，小型飞行器也越来越受到欢迎。

对于小型飞行器来说，由于传感器的约束，获取准确的模型要付出很大的代价、甚至是不可能的，并且往往具有较强的非线性特性。所以，小型飞行器的控制系统必须在提供强鲁棒性的同时能够解决它的非线性问题。文献[1]通过将神经网络与动态逆方法相结合，从而克服动态逆方法对精确模型的依赖性。文献[2]在采用动态逆方法的基础上，利用自适应方法对建模误差进行补偿。但是这些方法多是将动态逆方法与智能控制理论或自适应控制理论相结合，设计过程复杂。文献[3]提出了基于角加速度反馈的动态逆控制方法，该方法将飞行器的控制方程写成增量的形式，以角加速度作为控制反馈，舵面偏转增量作为控制量，降低了控制器对系统模型的依赖性。文献[4]提出了带有跟踪微分器的增量动态逆控制律设计方法，通过跟踪微分器得到状态速率信息。文献[5]通过在控制器中引入预测滤波器，实现对角加速度的滤波和预测。

文中首先建立了小型飞行器的纵向平面的非线性模型，然后设计增量动态逆姿态控制器，引入扩张状态观测器得到控制器所需的状态速率，解决了状态速率难以测量的问题。最后通过MATLAB/Simulink仿真验证控制器的性能。

1 模型描述

采用某小型飞行器模型进行仿真计算，姿态动力学方程如式(1)所示。……