一种无人飞行器的鲁棒抗风扰位置控制方法和装置制造方法及图纸

本申请提供了一种无人飞行器抗风干扰位置控制方法和装置，包括：基于设定的俯仰参考信号和获取的飞行器输出的俯仰状态信息，分别确定俯仰标称控制信号和俯仰鲁棒补偿信号，根据俯仰标称控制信号和俯仰鲁棒补偿信号，确定飞行器的第一俯仰控制输入信号；基于设定的偏航参考信号和获取的飞行器输出的偏航状态信息和滚转状态信息确定的偏航标称控制信号，以及根据所述偏航参考信号和所述偏航状态信息确定的第一偏航鲁棒补偿信号，根据所述偏航标称控制信号和所述第一偏航鲁棒补偿信号确定飞行器的偏航控制输入信号；根据所述第一俯仰控制输入信号和所述偏航控制输入信号，控制飞行器的飞行姿态。

【技术实现步骤摘要】
一种无人飞行器的鲁棒抗风扰位置控制方法和装置
本申请涉及飞行器控制
，具体而言，涉及一种无人飞行器的鲁棒抗风扰位置控制方法和装置。
技术介绍
无人飞行器以其机动性、灵活性和通用性在民用和军事领域得到了广泛的应用。但是无人飞行器的跟踪性能会受到诸如持续性阵风和大气湍流等不利天气条件的影响，需要具有鲁棒性的控制系统来抑制这些干扰。以前的许多实验都只研究在悬停或接近悬停的情况下，无人飞行器在有持续固定风速的阵风的作用下的稳定性，所以在随时间变化的阵风干扰和大机动情况下，使飞行器获得更好的跟踪性能仍然具有挑战性。
技术实现思路
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种无人飞行器的鲁棒抗风扰位置控制方法和装置，用于解决现有技术中为飞行器飞行过程中受风的影响而导致的不稳定问题。第一方面，本申请实施例提供了一种无人飞行器的鲁棒抗风扰位置控制方法，该方法包括：基于设定的俯仰参考信号和获取的飞行器输出的俯仰状态信息，分别确定俯仰标称控制信号和俯仰鲁棒补偿信号，根据俯仰标称控制信号和俯仰鲁棒补偿信号，确定飞行器的第一俯仰控制输入信号；基于设定的偏航参考信号和获取的飞行器输出的偏航状态信息和滚转状态信息确定的偏航标称控制信号，以及根据所述偏航参考信号和所述偏航状态信息确定的第一偏航鲁棒补偿信号，根据所述偏航标称控制信号和所述第一偏航鲁棒补偿信号确定飞行器的偏航控制输入信号；根据所述第一俯仰控制输入信号和所述偏航控制输入信号，控制飞行器的飞行姿态。可选地，基于设定的俯仰参考信号和获取的飞行器输出的俯仰状态信息，确定俯仰标称控制信号，包括：根据所述俯仰参考信号，以及预设的飞行器的俯仰参数，确定俯仰鲁棒补偿状态量；根据所述俯仰鲁棒补偿状态量，以及所述俯仰状态信息、俯仰标称控制参数，确定所述俯仰标称控制信号。可选地，基于设定的俯仰参考信号和获取的飞行器输出的俯仰状态信息，确定俯仰鲁棒补偿信号，包括：计算所述俯仰状态信息的值和所述俯仰参考信号的值的差值，将所述差值作为俯仰角误差；根据所述俯仰角误差，以及记录的第二俯仰控制输入信号和俯仰鲁棒补偿状态量，确定俯仰鲁棒补偿信号。可选地，所述基于设定的偏航参考信号和获取的飞行器输出的偏航状态信息和滚转状态信息确定的偏航标称控制信号，包括：计算所述偏航状态信息的值和所述偏航参考信号的值的差值将所述差值作为偏航角误差；基于所述偏航角误差，以及所述滚转状态信息、所述偏航状态信息，确定所述偏航标称控制信号。可选地，根据所述偏航参考信号和获取的飞行器输出的偏航状态信息确定的第一偏航鲁棒补偿信号，包括：根据所述偏航参考信号和所述偏航状态信息，确定偏航状态量；根据所述偏航状态量，以及记录的第二偏航鲁棒补偿信号，确定所述第一偏航鲁棒补偿信号。第二方面，本申请实施例提供了一种无人飞行器的鲁棒抗风扰位置控制装置，该装置包括：第一处理模块，用于基于设定的俯仰参考信号和获取的飞行器输出的俯仰状态信息，分别确定俯仰标称控制信号和俯仰鲁棒补偿信号，根据俯仰标称控制信号和俯仰鲁棒补偿信号，确定飞行器的第一俯仰控制输入信号；第二处理模块，基于设定的偏航参考信号和获取的飞行器输出的偏航状态信息和滚转状态信息确定的偏航标称控制信号，以及根据所述偏航参考信号和所述偏航状态信息确定的第一偏航鲁棒补偿信号，根据所述偏航标称控制信号和所述第一偏航鲁棒补偿信号确定飞行器的偏航控制输入信号；第三处理模块，用于根据所述第一俯仰控制输入信号和所述偏航控制输入信号，控制飞行器的飞行姿态。可选地，所述第一处理模块具体用于：根据所述俯仰参考信号，以及预设的飞行器的俯仰参数，确定俯仰鲁棒补偿状态量；根据所述俯仰鲁棒补偿状态量，以及所述俯仰状态信息、俯仰标称控制参数，确定所述俯仰标称控制信号。可选地，所述第一处理模块具体用于：计算所述俯仰状态信息的值和所述俯仰参考信号的值的差值，将所述差值作为俯仰角误差；根据所述俯仰角误差，以及记录的第二俯仰控制输入信号和俯仰鲁棒补偿状态量，确定俯仰鲁棒补偿信号。可选地，所述第二处理模块具体用于：计算所述偏航状态信息的值和所述偏航参考信号的值的差值将所述差值作为偏航角误差；基于所述偏航角误差，以及所述滚转状态信息、所述偏航状态信息，确定所述偏航标称控制信号。可选地，所述第二处理模块具体用于：根据所述偏航参考信号和所述偏航状态信息，确定偏航状态量；根据所述偏航状态量，以及记录的第二偏航鲁棒补偿信号，确定所述第一偏航鲁棒补偿信号。本申请实施例提供的一种无人飞行器的鲁棒抗风扰位置控制方法和装置，基于设定的俯仰参考信号和获取的飞行器输出的俯仰状态信息，分别确定俯仰标称控制信号和俯仰鲁棒补偿信号，根据俯仰标称控制信号和俯仰鲁棒补偿信号，确定飞行器的第一俯仰控制输入信号；基于设定的偏航参考信号和获取的飞行器输出的偏航状态信息和滚转状态信息确定的偏航标称控制信号，以及根据所述偏航状态量确定的偏航鲁棒补偿信号，根据所述偏航标称控制信号和所述偏航鲁棒补偿信号确定飞行器的第一偏航控制输入信号；根据所述第一俯仰控制输入信号和所述第一偏航控制输入信号，控制飞行器的飞行姿态，在工程应用中易于实现，容易获取理想的飞行器动态和稳态跟踪性能。为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本申请实施例涉及的一种无人飞行器的结构示意图；图2为本申请实施例提供的一种无人飞行器的鲁棒抗风扰位置控制方法的流程示意图；图3为本申请实施例提供的一种飞行器中信号控制流向的示意图；图4为本申请实施例提供的一种无人飞行器的鲁棒抗风扰位置控制装置的结构示意图；图5A-B分别为本申请实施例一提供的一种静态反馈控制中的俯仰角的响应效果图和偏航角的响应效果图；图6A-B分别为本申请实施例一提供的一种鲁棒控制中的俯仰角的响应效果图和偏航角的响应效果图；图7A-C分别为本申请实施例二提供的一种静态反馈控制中的响应效果图、偏航角的响应效果图、滚转角的响应效果图；图8A-C分别为本申请实施例二提供的一种鲁棒控制中的俯仰角的响应效果图、偏航角的响应效果图、滚转角的响应效果图；图9A-C分别为本申请实施例三提供的一种静态反馈控制中的响应效果图、偏航角的响应效果图、滚转角的响应效果图；图10A-C分别为本申请实施例三提供的一种鲁棒控制中的俯仰角的响应效果图、偏航角的响应效果图、滚转角的响应效果图。具体实施方式为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人飞行器的鲁棒抗风扰位置控制方法，其特征在于，该方法包括：基于设定的俯仰参考信号和获取的飞行器输出的俯仰状态信息，分别确定俯仰标称控制信号和俯仰鲁棒补偿信号，根据俯仰标称控制信号和俯仰鲁棒补偿信号，确定飞行器的第一俯仰控制输入信号；基于设定的偏航参考信号和获取的飞行器输出的偏航状态信息和滚转状态信息确定的偏航标称控制信号，以及根据所述偏航参考信号和所述偏航状态信息确定的第一偏航鲁棒补偿信号，根据所述偏航标称控制信号和所述第一偏航鲁棒补偿信号确定飞行器的偏航控制输入信号；根据所述第一俯仰控制输入信号和所述偏航控制输入信号，控制飞行器的飞行姿态。

【技术特征摘要】
1.一种无人飞行器的鲁棒抗风扰位置控制方法，其特征在于，该方法包括：基于设定的俯仰参考信号和获取的飞行器输出的俯仰状态信息，分别确定俯仰标称控制信号和俯仰鲁棒补偿信号，根据俯仰标称控制信号和俯仰鲁棒补偿信号，确定飞行器的第一俯仰控制输入信号；基于设定的偏航参考信号和获取的飞行器输出的偏航状态信息和滚转状态信息确定的偏航标称控制信号，以及根据所述偏航参考信号和所述偏航状态信息确定的第一偏航鲁棒补偿信号，根据所述偏航标称控制信号和所述第一偏航鲁棒补偿信号确定飞行器的偏航控制输入信号；根据所述第一俯仰控制输入信号和所述偏航控制输入信号，控制飞行器的飞行姿态。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于设定的俯仰参考信号和获取的飞行器输出的俯仰状态信息，确定俯仰标称控制信号，包括：根据所述俯仰参考信号，以及预设的飞行器的俯仰参数，确定俯仰鲁棒补偿状态量；根据所述俯仰鲁棒补偿状态量，以及所述俯仰状态信息、俯仰标称控制参数，确定所述俯仰标称控制信号。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于设定的俯仰参考信号和获取的飞行器输出的俯仰状态信息，确定俯仰鲁棒补偿信号，包括：计算所述俯仰状态信息的值和所述俯仰参考信号的值的差值，将所述差值作为俯仰角误差；根据所述俯仰角误差，以及记录的第二俯仰控制输入信号和俯仰鲁棒补偿状态量，确定俯仰鲁棒补偿信号。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于设定的偏航参考信号和获取的飞行器输出的偏航状态信息和滚转状态信息确定的偏航标称控制信号，包括：计算所述偏航状态信息的值和所述偏航参考信号的值的差值将所述差值作为偏航角误差；基于所述偏航角误差，以及所述滚转状态信息、所述偏航状态信息，确定所述偏航标称控制信号。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述偏航参考信号和获取的飞行器输出的偏航状态信息确定的第一偏航鲁棒补偿信号，包括：根据所述偏航参考信号和所述偏航状态信息...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘昊，张健松，蔡国飙，刘德元，赵万兵，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11