技术特征：
1.一种基于自适应扩张状态观测器和全局快速终端滑模的三轴惯性稳定平台高精度控制方法，其特征在于实现以下步骤：针对三轴惯性稳定平台动力学模型，ζ＝r,p,a其中，ζ＝r时表示横滚通道，ζ＝p时表示俯仰通道，ζ＝a时表示航向通道，θ
dζ
为ζ轴期望角度，x
1ζ
＝θ
ζ
、x
2ζ
＝ω
ζ
分别为ζ轴实际角度、ζ轴实际角速度，u
ζ
为ζ轴控制电压，b
ζ
为ζ轴控制量增益，f
ζ
为ζ轴已知非线性函数，d
ζ
为ζ轴集总干扰，且其一阶导数有界；针对三轴惯性稳定平台各种未知的内外部扰动，将其看成集总干扰，设计自适应扩张状态观测器，实现对集总干扰的实时在线估计；针对三轴惯性稳定平台的非线性、框架内外耦合和参数不确定性，设计全局快速终端滑模控制器，实现复杂环境下的三轴惯性稳定平台高精度控制。2.根据权利要求1所述的自适应扩张状态观测器，其特征在于：自适应扩张状态观测器观测带宽自适应变化，充分利用三轴惯性稳定平台角度和角速度信息来降低观测器估计曲线的峰值，并且不引入过多的噪声，除此之外，通过对干扰估计偏差的自适应补偿来进一步提高自适应扩张状态观测器对集总干扰估计的快速性和准确性，进而提高系统对扰动的鲁棒性；ζ轴自适应扩张状态观测器定义为：其中，分别为ζ轴角度估计值、ζ轴角速度估计值和ζ轴集总干扰估计值，e
1ζ
为ζ轴实际角度θ
ζ
与ζ轴角度估计值的误差，ω
aζ
是ζ轴观测器带宽，其自适应时变表达式如下：式中，ω
ahζ
为ζ轴观测器带宽上界，ω
alζ
为ζ轴观测器带宽下界，δ
1ζ
＞0为ζ轴角度估计偏差增益，δ
2ζ
＞0为ζ轴角速度估计偏差增益；ζ轴观测器带宽ω
aζ
充分利用了三轴惯性稳定平台角度和角速度信息来降低观测器估计曲线的峰值，并可以不引入过多的噪声；为了进一步提高自适应扩张状态观测器对扰动的估计精度，定义ζ轴自适应集总干扰估计补偿其自适应律表达式为：
其中，是ζ轴自适应函数，ε
maxζ
是ζ轴集总干扰估计偏差上边界，ε
minζ
是ζ轴集总干扰估计偏差下边界；ζ轴自适应律通过投影映射关系，不仅保证了ζ轴自适应集总干扰估计补偿的自适应实时变化，也保证了始终满足3.根据权利要求1所述的全局快速终端滑模控制器，其特征在于：全局快速终端滑模控制器通过设计全局快速终端滑动模态，可以有效的处理三轴惯性稳定平台的非线性、框架内外耦合和参数不确定性，并结合自适应扩张状态观测器对集总干扰的有效估计，替换掉高阶终端函数，降低抖振现象，实现复杂环境下的三轴惯性稳定平台高精度控制；ζ轴全局快速终端滑动模态、ζ轴基于自适应扩张状态观测器和全局快速终端滑模控制律以及ζ轴自适应函数表达式分别为：律以及ζ轴自适应函数表达式分别为：律以及ζ轴自适应函数表达式分别为：其中，s
1ζ
为ζ轴高阶滑动模态，e
ζ
为ζ轴跟踪误差，k
eζ
＞0为ζ轴跟踪误差增益，α
0ζ
＞0，β
0ζ
＞0，q
0ζ
和p
0ζ
都是正奇数且满足p
0ζ
＞q
0ζ
，k
sζ
＞0是ζ轴高阶滑动模态增益，γ
εζ
是ζ轴学习速率；ζ轴基于自适应扩张状态观测器和全局快速终端滑模控制律u
ζ
中，将高阶终端函数替换成自适应扩张状态观测器对集总干扰的估计项降低了抖振现象，提高了三轴惯性稳定平台的控制精度。
技术总结
一种基于自适应扩张状态观测器和全局快速终端滑模的三轴惯性稳定平台高精度控制方法，涉及自适应扩张状态观测器和全局快速终端滑模的复合控制器设计。首先，根据三轴惯性稳定平台的状态方程，构建自适应扩张状态观测器，通过观测器带宽的自适应变化和对干扰估计偏差的自适应补偿，在保证快速性、超调小和噪声低的同时，实时估计未知的集总干扰；其次，设计全局快速终端滑模控制器，处理三轴惯性稳定平台的非线性、框架内外耦合和参数不确定性，并结合自适应扩张状态观测器对集总干扰的有效估计，替换掉高阶终端函数，降低抖振现象，进而实现复杂环境下的三轴惯性稳定平台高精度控制。本发明具有实时性好、动态参数响应快、对多源干扰适应性强等优点，可用于三轴惯性稳定平台在复杂多源干扰环境下的高精度控制等。平台在复杂多源干扰环境下的高精度控制等。平台在复杂多源干扰环境下的高精度控制等。
技术研发人员：雷旭升 付发 王锐
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：2022.06.06
技术公布日：2022/8/9