一种终端迭代学习对接控制方法技术

本发明专利技术提供了一种终端迭代学习对接控制方案。它基于终端迭代学习控制方法给出最优的控制输入，实现成功对接。该方法快速可靠，是一种前馈的具有学习能力的控制，而且只需要终端信息，避免了常规反馈控制可能引起控制滞后，过控制，对传感器要求较高，计算量大，不能充分利用历史对接经验等问题。该方案有两个步骤：步骤一，准备阶段，基函数的离线产生，包括参考对接轨迹的生成和参考输入的生成；步骤二，实施阶段，终端迭代学习控制器的设计。

【技术实现步骤摘要】
一种终端迭代学习对接控制方法
本专利技术涉及一种终端迭代学习对接控制方法，属于飞行控制

技术介绍
在飞行控制中，尤其在多机飞行中，经常需要实现两个飞行器之间的对接任务，比如，空中加油对接，无人机空中对接回收，空间站对接，旋翼机精确着陆等等。对接任务只要求最终对接成功，对对接过程除了安全性之外基本没有要求。对接的实现往往具有重复性，可能需要多次对接才能最终对接成功。在实际中，常规的反馈控制可能引起控制滞后，过控制，对传感器要求较高，计算量大，不能充分利用历史对接经验等问题。因此，我们提出了一种基于终端迭代学习的可靠对接控制方法，它是一种前馈的具有学习能力的控制，而且只需要终端信息，对传感器的要求较低，计算量小，可靠性高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可靠的对接控制方法，通过终端迭代学习控制方法来给出最优的控制输入，实现成功对接。本方法快速有效，可靠性和安全性较高。本专利技术的控制器设计采用了终端迭代学习控制方法，其基本原理如图1所示。系统的每次运行时间为t∈[0,T]，终端时刻为T，期望的系统终端输出为yd(T)，第k次迭代系统终端输出为yk(T)，终端输出误差终端迭本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种终端迭代学习对接控制方法，该方法中系统的每次运行时间为t∈[0,T]，终端时刻为T，期望的系统终端输出为yd(T)，第k次迭代系统终端输出为yk(T)，终端输出误差

【技术特征摘要】
1.一种终端迭代学习对接控制方法，该方法中系统的每次运行时间为t∈[0,T]，终端时刻为T，期望的系统终端输出为yd(T)，第k次迭代系统终端输出为yk(T)，终端输出误差终端迭代学习控制器利用第k次终端输出误差ek(T)得到第k+1次迭代的控制输入uk+1(t)，经过多次迭代，最终使终端输出误差ek(T)→0；在对接控制中，设计的对接控制器以本次对接误差作为输入，输出下一次对接的控制量，通过几次迭代，最终达到成功对接；采用的对接模型如下：其中，为系统状态，为系统输出，为控制输入，为系统矩阵，为输入矩阵，是一个非线性函数向量，为输出矩阵，为常值偏移；因为飞行器都有四个控制输入，而对接任务中需要控制四个输出，即三个位置误差和一个前向速度误差，所以对接模型为一个四入四出的系统；对接目标为：对接位置误差为零，对接速度误差为零或者保持在一个阈值之内；为了解决欠驱动和过驱动问题，会通过饱和控制或者对位置的轨迹规划来达到速度控制的目标，对应的放弃某个控制输入，这样只需要考虑三入三出系统；下文中，直接考虑三入三出系统，即m＝3；采用终端迭代学习控制来解决对接控制问题，则上面的模型重写为如下的面向控制的模型其中，为第k次迭代的系统状态，第k次迭代的系统输出，为第k次迭代的控制输入；t∈[0,T]是系统运行时间，下标是迭代次数，t＝0时的初始状态值xk(0)为x0,k，期望的系统终端输出为yd(T)已知；为了简便，变量t和k将被省略；针对式(2)，有如下假设：假设1：只有终端输出y(T)可测；假设2：初始状态xk(0)在每次迭代中被重置；假设3：函数φ(yk)在M上满足局部利普希茨条件，即||φ(yk)-φ(yk-1)||≤lφ||yk-yk-1||，其中，lφ是一个正利普希茨常数，是一个开连通集，表示围绕原点03×1的一个半径为δ的邻域；对接控制目标为：为对接式(2)构建第k次迭代的控制输入uk(t)，t∈[0,T]，使得||yd(T)-yk(T)||→0当k→∞(3)其中，yk(T)为第k次迭代的终端系统输出；其特征在于：该控制方法具体包括两个部分：(1)准备阶段：为将要设计的终端迭代学习控制器产生一个基函数使迭代快速收敛，同时控制对接过程来避免超调和诱导振荡的危险情况；(2)实施阶段：设计一个终端迭代学习控制器来实现对接控制目标(3)；在对接任务中，追踪飞行器通过机动靠近目标飞行器或目标平台实现对接；在准备阶段，不需要直接考虑复杂的对接模型，只考虑追踪飞行器模型和其参考模型即可；通过准备工作，获得基函数Ub(t)；尽管对接阶段需要执行两个迭代过程，它们都在对接操作前离线完成；在实施阶段，设计的终端迭代学习控制器以重复的学习的方式工作，并最终实现成功对接，控制方法中准备阶段和实施阶段的具体内容如下：步骤一：准备阶段—基函数的离线产生采用迭代优化的方法来获得基函数，具体包括如下两个步骤：(1)参考对接轨迹的生成参考对接轨迹是指追踪飞行器完成对接任务的一条合理飞行轨迹，同时避免危险情况，采用终端迭代学习方法获得参考对接轨迹，具体包括如下两方面：1)建立参考模型采用含有三个单通道，每个通道上是一个二阶积分环节的虚拟模型作为追踪飞行器的参考模型其中，pv(t)＝[xv(t)yv(t)zv(t)]T是参考模型输出，uv(t)＝[uv,x(t)uv,y(t)uv,z(t)]T是参考模型输入；下一步就是要设计一个用来获得参考对接轨迹pv,r...

【专利技术属性】
技术研发人员：全权，任锦瑞，戴训华，蔡开元，
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