本技术属于一种滑模控制方法，具体涉及一种飞机地面协同转弯系统及其滑模控制方法、系统。
背景技术：
1、飞机地面滑跑特性是起降阶段飞机安全的重要保障。相关统计表明飞机各种安全事故发生在起降阶段的占比高达49%，是飞机事故的多发阶段。
2、目前，飞机起降阶段的研究主要集中在飞机防滑刹车控制领域，对飞机地面协同转弯控制的研究较少，相关研究主要集中在前轮操纵转向、发动机推力差动转向、主轮差动刹车转向等方面。实际应用中主要采用前轮操纵转向进行飞机的地面转弯，但是，这种方法存在前起落架过度转向以及转弯半径较大的不足，会导致在转弯过程中需要占用较大的跑道空间，进一步造成机场交通拥堵。
技术实现思路
1、本技术针对目前飞机地面协同转弯控制方法存在转弯过程中占用跑道空间大，容易造成机场交通拥堵的技术问题，提供一种飞机地面协同转弯系统及其滑模控制方法、系统。
2、为了实现上述目的，本技术采用以下技术方案予以实现：
3、第一方面，本技术提出一种飞机地面协同转弯系统滑模控制方法，包括：
4、获取飞机实时参数；
5、基于飞机实时参数，通过前轮-主轮协同转弯控制律将飞机地面协同转弯系统的状态控制在前轮-主轮协同转弯复合滑模面上；
6、所述飞机地面协同转弯系统的状态包括左主轮和右主轮的转向角，以及前轮的转向角；
7、所述前轮-主轮协同转弯复合滑模面的控制目标是，飞机的偏航距离和飞机的偏航角度在预设时间内趋近于零；
8、所述前轮-主轮协同转弯控制律获取方法包括：
9、对所述前轮-主轮协同转弯复合滑模面求导，并结合飞机地面协同转弯系统模型，确定前轮-主轮协同转弯控制律；所述飞机地面协同转弯系统模型的系统状态量包括飞机的偏航距离、飞机的偏航角度、飞机纵方向的速度和偏航角速度。
10、进一步地，所述飞机地面协同转弯系统模型、所述前轮-主轮协同转弯复合滑模面和所述前轮-主轮协同转弯控制律，均基于飞机轨迹跟踪坐标系统确定；
11、所述飞机轨迹跟踪坐标系统包括惯性参考坐标系、飞机机体固定坐标系和由期望轨迹定义的坐标系。
12、进一步地，所述飞机地面协同转弯系统模型，包括：
13、
14、其中，表示对时间的一阶导数，表示飞机横方向的速度，表示飞机的偏航角度，表示飞机纵方向的速度，表示对时间的一阶导数，表示偏航角速度，表示期望轨迹在处的曲率，表示飞机重心的期望位置，表示飞机的偏航距离，表示对时间的一阶导数，表示方向舵作用力，表示方向舵在主轮的作用力，表示方向舵在前轮的作用力，表示侧风干扰力，表示飞机质量，表示侧偏角为零时左主轮和右主轮的侧偏刚度，表示左主轮和右主轮的转向角，表示侧偏角为零时前轮的侧偏刚度，表示前轮的转向角，表示对时间的一阶导数，表示方向舵到飞机重心的投影距离，表示左主轮和右主轮到飞机重心的投影距离，表示前轮到飞机重心的投影距离，表示左主轮和右主轮之间的投影距离，表示飞机转动惯量，表示左主轮地面结合力，表示右主轮地面结合力。
15、进一步地，所述前轮-主轮协同转弯复合滑模面，包括：
16、
17、其中，表示偏航距离滑模面，表示偏航角度滑模面，表示待设计的偏航距离滑模面参数，，，，，表示待设计的偏航角度滑模面参数。
18、进一步地，所述前轮-主轮协同转弯控制律，包括：
19、
20、其中，表示第一中间参数，表示第二中间参数，表示偏航距离滑模面，表示偏航角度滑模面；
21、
22、
23、其中，，，，。
24、第二方面，本技术提出一种飞机地面协同转弯系统的滑模控制系统，包括：
25、获取模块，用于获取飞机实时参数；
26、控制模块，用于基于飞机实时参数，通过前轮-主轮协同转弯控制律将飞机地面协同转弯系统的状态控制在前轮-主轮协同转弯复合滑模面上；
27、所述飞机地面协同转弯系统的状态包括左主轮和右主轮的转向角，以及前轮的转向角；
28、所述前轮-主轮协同转弯复合滑模面的控制目标是，飞机的偏航距离和飞机的偏航角度在预设时间内趋近于零；
29、所述前轮-主轮协同转弯控制律获取方法包括：
30、对所述前轮-主轮协同转弯复合滑模面求导，并结合飞机地面协同转弯系统模型，确定前轮-主轮协同转弯控制律；所述飞机地面协同转弯系统模型的系统状态量包括飞机的偏航距离、飞机的偏航角度、飞机纵方向的速度和偏航角速度。
31、进一步地，所述飞机地面协同转弯系统模型、所述前轮-主轮协同转弯复合滑模面和所述前轮-主轮协同转弯控制律，均基于飞机轨迹跟踪坐标系统确定；
32、所述飞机轨迹跟踪坐标系统包括惯性参考坐标系、飞机机体固定坐标系和由期望轨迹定义的坐标系。
33、进一步地，所述飞机地面协同转弯系统模型，包括：
34、
35、其中，表示对时间的一阶导数，表示飞机横方向的速度，表示飞机的偏航角度，表示飞机纵方向的速度，表示对时间的一阶导数，表示偏航角速度，表示期望轨迹在处的曲率，表示飞机重心的期望位置，表示飞机的偏航距离，表示对时间的一阶导数，表示方向舵作用力，表示方向舵在主轮的作用力，表示方向舵在前轮的作用力，表示侧风干扰力，表示飞机质量，表示侧偏角为零时左主轮和右主轮的侧偏刚度，表示左主轮和右主轮的转向角，表示侧偏角为零时前轮的侧偏刚度，表示前轮的转向角，表示对时间的一阶导数，表示方向舵到飞机重心的投影距离，表示左主轮和右主轮到飞机重心的投影距离，表示前轮到飞机重心的投影距离，表示左主轮和右主轮之间的投影距离，表示飞机转动惯量，表示左主轮地面结合力，表示右主轮地面结合力。
36、进一步地，所述前轮-主轮协同转弯复合滑模面，包括：
37、
38、其中，表示偏航距离滑模面，表示偏航角度滑模面，表示待设计的偏航距离滑模面参数，，，，，表示待设计的偏航角度滑模面参数；
39、所述前轮-主轮协同转弯控制律，包括：
40、
41、其中，表示第一中间参数，表示第二中间参数，表示偏航距离滑模面，表示偏航角度滑模面；
42、
43、
44、其中，，，，。
45、第三方面，本技术提出一种飞机地面协同转弯系统，包括控制器和飞机地面协同转弯系统本体；所述控制器按照上述飞机地面协同转弯系统滑模控制方法，对飞机地面协同转弯系统本体进行控制。
46、与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：
47、本技术提出一种飞机地面协同转弯系统滑模控制方法，基于飞机实时参数，通过前轮-主轮协同转弯控制律将飞机地面协同转弯系统的状态控制在前轮-主轮协同转弯复合滑模面上，针对性的构建了一种飞机地面协同转弯系统模型，针对传统飞机地面转弯阶段的控制问题，考虑传统前轮操纵转弯技术存在的前起落架过度转向以及转弯半径较大等问题，提出了一种飞机地面协同转弯系统的滑模控制方法，通过前轮-主轮的协同转弯，有效减小了转弯半径，实现了飞机地面滑跑过程中的精确轨迹跟踪，保证了飞机能够实现小半径的灵活转向操作。
48、本技术还提出了一种飞机地面协同转弯系统滑模控制系统、飞机地面协同转弯系统，具备上述飞机地面协同转弯系统滑模控制方法的全部优势。
1.一种飞机地面协同转弯系统滑模控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述飞机地面协同转弯系统滑模控制方法，其特征在于，所述飞机地面协同转弯系统模型、所述前轮-主轮协同转弯复合滑模面和所述前轮-主轮协同转弯控制律，均基于飞机轨迹跟踪坐标系统确定；
3.根据权利要求2所述飞机地面协同转弯系统滑模控制方法，其特征在于：所述飞机地面协同转弯系统模型，包括：
4.根据权利要求3所述飞机地面协同转弯系统滑模控制方法，其特征在于：所述前轮-主轮协同转弯复合滑模面，包括：
5.根据权利要求4所述飞机地面协同转弯系统滑模控制方法，其特征在于，所述前轮-主轮协同转弯控制律，包括：
6.一种飞机地面协同转弯系统的滑模控制系统，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述飞机地面协同转弯系统的滑模控制系统，其特征在于，所述飞机地面协同转弯系统模型、所述前轮-主轮协同转弯复合滑模面和所述前轮-主轮协同转弯控制律，均基于飞机轨迹跟踪坐标系统确定；
8.根据权利要求7所述飞机地面协同转弯系统的滑模控制系统，其特征在于：所述飞机地面协同转弯系统模型，包括：
9.根据权利要求8所述飞机地面协同转弯系统的滑模控制系统，其特征在于：所述前轮-主轮协同转弯复合滑模面，包括：
10.一种飞机地面协同转弯系统，包括控制器和飞机地面协同转弯系统本体；其特征在于，所述控制器按照权利要求1至5任一所述飞机地面协同转弯系统滑模控制方法，对飞机地面协同转弯系统本体进行控制。
