1.一种基于固定时间自适应神经网络的直升机系统控制方法,其特征在于,包括:S1、根据拉格朗日力学模型,建立在实际工程应用中直升机系统的动力学模型;
S2、定义跟踪误差变量,设计辅助控制变量;
S3、采用径向基函数神经网络估计直升机系统中的不确定项;
S4、设计直升机系统的控制器和自适应律;
S5、建立李雅普诺夫函数;
S6、通过分析李雅普诺夫函数,证明所述直升机系统的稳定性;
S7、通过Matlab平台进行仿真,分析仿真结果。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤S1具体包括:根据拉格朗日力学模型,建立在实际工程应用中直升机系统的动力学模型;
其中,Jf和Jd分别是俯仰运动和偏航运动的转动惯量,Df和Dd是粘性摩擦系数,Kpp是俯仰螺旋桨中作用于俯仰轴上的扭矩推力增益,Kpy是偏航螺旋桨中作用于俯仰轴上的扭矩推力增益,Kyp是俯仰螺旋桨中作用于偏航轴上的扭矩推力增益,Kyy是偏航螺旋桨中作用于偏航轴上的扭矩推力增益,α代表是俯仰角,β代表的是偏航角,lv表示距离机身固定框架远点的质心距离,ma表示直升机的质量,g表示重力加速度,Vf和Vd分别表示控制俯仰和偏航运动的电机电压输入;
T T
定义直升机系统的输出向量为p=[p1,p2] ,其中p1=[α,β] , 将所述升机系统的动力学模型简化为:y=p1 公式5;
T
其中,ΔG(p1,p2)和ΔH(p1,p2)是系统的不确定项,U=[Vf,Vd]是控制器的输入,y是系统的输出,Q(p1,p2)和P(p1,p2)表示为:
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述步骤S2具体包括:定义所述直升机系统的跟踪误差e1和e2:e1=p1‑pd 公式8;
e2=p2‑γ 公式9;
其中pd是直升机系统的俯仰角和偏航角的期望轨迹,γ是辅助控制变量,定义为:其中k11和k12是一个正的设计参数, 是期望轨迹对时间的导数。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述步骤S3具体包括:ΔG(p1,p2)和ΔH(p1,p2)是所述直升机系统的不确定项, 再次化简为:其中, R使用径向基函数神经网络来估计其中的不确定项;
*T
R(p,U)=Φ Ξ(Z)+ξ(Z) 公式12;
*
其中,Φ 表示神经网络的理想权重,Ξ(Z)表示径向基向量的高斯函数,Z表示神经网络的输入向量,ξ(Z)是神经网络的近似误差,满足 其中 是一个未知的正常数;定义 其中 是神经网络的权重误差, 是神经网络估计的权重。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述步骤S4中的设计直升机系统的控制器具体包括:通过公式13设计直升机系统的控制器:其中k21和k22是一个正的设计参数。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述步骤S4中涉及自适应率具体包括:通过公式14设计自适应律为:
其中ΓΦ>0,σΦ1和σΦ2是设计的正常数。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述步骤S5具体包括:通过公式15‑公式17建立李雅普诺夫函数:
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述步骤S6具体包括:分析李雅普诺夫函数,证明2‑DOF直升机系统的稳定性;首先对e1求导:得到V1的导数:
将α代入可得到:
然后对e2求导,得到:
对V2进行求导:
将U代入可以得到:
对V3进行求导:
考虑以下不等式:
进而推导得到:
其中
σΦ3是设计的正常数,为了确保ρ1,ρ2>0,k>0的选择应该满足:由此,可以证明系统中的所有信号都是一致最终有界的, 将在固定时间Tf内收敛到紧凑集中,其中Tf表示为:其中0<θ<1是一个常数,ρ1和ρ2是正常数。