飞翔器抗干扰姿态控制技术及执行机构力矩饱和解决方案

"飞行器执行机构在执行任务时可能会遇到输出力矩饱和的问题，这会影响其稳定性和任务完成。同时，飞行器在飞行过程中会遭受各种干扰，降低控制精度和增加能量消耗。现有的抗干扰和饱和控制策略在处理这些问题时存在不足，如硬件处理可能损伤执行机构，软件处理可能导致力矩跳变，而传统的PID、滑模变结构控制和鲁棒H∞控制未能充分利用干扰特性。自抗扰控制(ADRC)虽然能全程估计和补偿扰动，但针对单一干扰，且处理方式相对局限。" 飞行器执行机构输出力矩饱和抗干扰姿态控制方法与系统旨在解决这些问题，确保飞行器在面临力矩饱和和干扰时仍能保持高精度、高可靠性的姿态控制。执行机构，如飞轮、喷气或电推进装置，是飞行器姿态控制的关键组成部分，其性能直接影响飞行器的稳定性和任务完成能力。当执行机构在特定条件下无法输出所需力矩时，控制效果会显著下降，可能导致飞行器失稳。 该发明关注于在执行机构输出力矩饱和时如何优化控制策略，减轻对执行机构的物理损伤，并减少力矩跳变对控制平稳性的影响。同时，它还针对飞行器在飞行过程中遇到的多种干扰进行有效对抗，以提高控制精度并减少能量损耗。 现有的控制策略，如PID控制，侧重于干扰抑制，但未充分利用干扰特性；滑模变结构控制虽具有强鲁棒性，但可能引起快速响应下的不稳定；而鲁棒H∞控制则假设干扰为单一等价变量。相比之下，自抗扰控制(ADRC)引入了跟踪微分器、扩张状态观测器和非线性反馈控制器，能全程估计和补偿扰动，适用于线性和非线性系统。然而，ADRC在处理复杂多变的干扰时仍有限制，未能针对所有扰动进行动态适应。 因此，发明人提出的方法可能涉及创新的控制算法，既能考虑执行机构的物理特性，避免过度损伤，又能灵活应对各种干扰，实现更加精细的力矩控制和更高效的抗干扰能力。通过这种方式，即使在执行机构力矩饱和的情况下，也能保证飞行器的姿态控制效果，从而提高任务完成的成功率和效率。 这项发明集中在飞行器执行机构的优化控制策略上，通过结合硬件优化和智能控制理论，旨在提供一种兼顾执行机构保护和抗干扰能力提升的解决方案，这对于未来飞行器控制技术的发展具有重要意义。