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申请/专利权人：西北工业大学

摘要：本发明提出一种基于横滚自抗扰控制的飞翼布局水下滑翔机航向控制方法，针对飞翼布局水下滑翔机的横滚运动和偏航运动表现出强烈的耦合性，且航向控制具有欠驱动特性，以水平差动舵作为执行机构设计自抗扰控制器，该控制器可以根据差动舵角对横滚通道模型的影响，实现飞翼布局水下滑翔机横滚角精确控制，并具有一定的抗干扰能力，配合基于横滚角切换的航向控制策略，实现航向欠驱动控制。

主权项：1.一种基于横滚自抗扰控制的飞翼布局水下滑翔机航向控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：基于目标航向计算横滚角控制指令：获取飞翼布局水下滑翔机实际航向和目标航向分别为ψ，ψd，并根据飞翼布局水下滑翔机实际航向和目标航向确定横滚角计算控制指令和实际控制指令步骤2：接收横滚角实际控制指令信号，根据离散型的非线性跟踪微分器算法计算信号输出r1k+1和信号微分输出r2k+1：步骤3：根据非线性PD控制离散算法计算控制输出u0k；步骤4：建立飞翼布局滑翔机横滚通道的二阶非线性控制模型： 式中， 式中，mb表示滑翔机的质量，mc是可变压载质量，是可移动滑块质量，是不包含前两者的滑翔机剩余质量，Aij表示滑翔机的附加质量，是在i轴上的重心坐标，Ixx、Iyy、Izz、Ixz表示滑翔机的惯性矩；滑翔机的重心和浮心都落在随体坐标系的i-k平面上，IG,0,KG和IB,0,KB分别表示滑翔机的重心和浮心的坐标，Vb表示滑翔机的排水体积，FHI,FHJ,FHK和MHI,MHJ,MHK分别表示沿i轴，j轴和k轴的流体力和流体力矩；Mb表示包括附加质量在内的惯性质量矩阵，表示为 表示质量矩阵Mb的逆矩阵中的第k行第l列的元素；滑翔机所受水动力及水动力力矩和水平舵角、水平差动舵角以及滑块位置的关系如下 FHJ＝0FHK＝-r3·Zqn·u·q-r2·Zwn·u·w+r2·u2·Zds+r2·Zdsn·u2δs+r2·u2·Zdb·δdMHI＝-r4·Kpn·u·p+r3·u3·Kpr+r3·u2·Kdb·δd 上述六式中，L表示滑翔机的特征长度，Cd0表示速度系数，δs和δd分别表示滑翔机水平舵和差动舵舵角，其余项均为无量纲水动力参数；将上述六式中关于水平差动舵舵角δd的项合并作为控制项，其他关于滑块位置水平舵角δs和水动力及力矩的项作为模型扰动项，化简为二阶非线性系统： 式中， 令一个新的状态变量x3＝fRCD，且将所述二阶非线性系统扩张成一个新系统 对于所述新系统，使用扩张状态观测器对其中的三个状态变量进行估计，根据扩张状态观测器的离散算法 计算z1，z2，z3式中，ψk表示水下滑翔机实际横滚角，ξ、β01、β02和β03为观测器参数步骤5：根据离散扰动估计补偿算法 计算δdk，并作为差动舵角控制信号输出；式中，

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