一种控制受限飞艇航迹控制方法技术

本发明专利技术针对飞艇的航迹跟踪问题，提供一种控制受限飞艇航迹控制方法，该方法建立了其空间运动的数学模型；以此模型为受控对象，考虑飞艇控制受限，采用双曲正切函数设计了航迹控制律。由该方法控制的闭环系统能够稳定跟踪指令航迹，且具有良好的控制精度，为控制受限飞艇的航迹控制工程实现提供了有效方案。

A control method of controlled airship track

According to the invention of the airship tracking problem, provide a limited control airship track control method, the method to establish the mathematical model of the space movement; taking the model as the controlled object, the airship control limited, the hyperbolic tangent function is used to design the tracking control law. The closed loop system controlled by this method can track the instruction track steadily, and has good control accuracy. It provides an effective solution for the engineering realization of trajectory control for restricted airship.

【技术实现步骤摘要】
一种控制受限飞艇航迹控制方法
本专利技术涉及一种飞艇控制方法，它为控制受限飞艇三维航迹跟踪提供一种控制方法，属于自动控制

技术介绍
飞艇是一种依靠轻于空气的气体(如氦气)提供静浮力升空，依靠飞行控制系统实现低速机动和定点驻留的浮空类飞行器，具有留空时间长、能耗低、效费比高等优点，广泛应用于环境监测、国土测绘、对地观测、侦察监视等领域，具有重要应用价值和广阔的应用前景，当前已成为航空领域的研究热点。航迹跟踪是指飞艇从任意给定的初始状态出发，逐渐趋于并稳定跟踪给定的地面坐标系下的指令航迹。飞艇的空间运动具有非线性、通道耦合、不确定、易受外界扰动等特点，因此，航迹控制成为飞艇飞行控制的关键技术之一。众多研究人员针对飞艇的航迹跟踪问题，提出了PID控制、反馈控制、滑模控制、反步控制等方法，为飞艇航迹控制提供了可供参考借鉴的技术方案。但是，上述控制律都是基于“飞艇具有足够的控制能力”这一假设进行设计的，缺乏考虑控制受限条件下飞艇的航迹控制问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷，本专利技术提供一种控制受限飞艇航迹控制方法，控制工程师可以按照该方法实现控制受限飞艇的三维航迹跟踪控制。本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制受限飞艇航迹控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：给定指令航迹；步骤二：计算指令航迹与实际航迹之间的误差量e；步骤三：控制受限航迹控制律设计：构造双曲正切函数，设计控制受限航迹控制律，计算航迹控制量τ。

【技术特征摘要】
1.一种控制受限飞艇航迹控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：给定指令航迹；步骤二：计算指令航迹与实际航迹之间的误差量e；步骤三：控制受限航迹控制律设计：构造双曲正切函数，设计控制受限航迹控制律，计算航迹控制量τ。2.根据权利要求1所述的控制受限飞艇航迹控制方法，其特征在于：步骤一中给定的指令航迹为广义坐标ηd＝[xd,yd,zd,θd,ψd,φd]T，xd、yd、zd、θd、ψd和φd分别为指令x坐标、指令y坐标、指令z坐标、指令俯仰角、指令偏航角和指令滚转角，上标T表示向量或矩阵的转置。3.根据权利要求2所述的控制受限飞艇航迹控制方法，其特征在于：步骤二中所述的计算指令航迹与实际航迹之间的误差量e，其计算方法为：e＝η-ηd＝[x-xd,y-yd,z-zd,θ-θd,ψ-ψd,φ-φd]T(1)η＝[x,y,z,θ,ψ,φ]T为实际航迹，x、y、z、θ、ψ、φ分别为实际航迹的x坐标、y坐标、z坐标、俯仰角、偏航角和滚转角。4.根据权利要求3所述的控制受限飞艇航迹控制方法，其特征在于：步骤三中所述的构造双曲正切函数，设计控制受限航迹控制律，计算航迹控制量τ，其方法为：1)建立飞艇空间运动的数学模型采用地面坐标系oexyz和体坐标系obxbybzb对飞艇的空间运动进行描述，CV为浮心，CG为重心，浮心到重心的矢量为rG＝[xG,yG,zG]T；运动参数定义：位置P＝[x,y,z]T，x、y、z分别为轴向、侧向和竖直方向的位移；姿态角Ω＝[θ,ψ,φ]T，θ、ψ、φ分别为俯仰角、偏航角和滚转角；速度v＝[u,v,w]T，u、v、w分别为体坐标系中轴向、侧向和垂直方向的速度；角速度ω＝[p,q,r]T，p、q、r分别为滚转、俯仰和偏航角速度；记广义坐标η＝[x,y,z,θ,ψ,φ]T，广义速度为V＝[u,v,w,p,q,r]T；飞艇空间运动的数学模型描述如下：式中其中

【专利技术属性】
技术研发人员：杨跃能，闫野，龚秋武，李超，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43