基于舵机特性的控制律平滑切换方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于舵机特性的控制律平滑切换方法及装置，该方法包括：确定在切换时刻第一控制律的第一输出值；根据所述第一输出值和所述切换时刻确定切换后的第二控制律的积分器的初始值，所述第二控制律是基于所述舵机的特性得到的；根据所述初始值确定在所述切换时刻之后所述第二控制律的输出值。该方案中可以实现第二控制律的平滑切换，确保稳定裕度，避免舵面突跳。

【技术实现步骤摘要】
基于舵机特性的控制律平滑切换方法及装置
本专利技术涉及自动控制
，尤指一种基于舵机特性的控制律平滑切换方法及装置。
技术介绍
无人机的飞行控制系统通常由飞行控制计算机、舵机和测量传感器组成。如图1所示，飞行控制计算机接收传感器测得的位置信息及姿态信息，将接收的各个信息y(t)分别与目标信息r(t)做差得到偏差信息e(t)，通过控制律解算输出指令δ给相应的舵机，进而控制无人机的位置和姿态来完成任务。因在整个飞行过程中，无人机处于各个不同的飞行阶段，因此，需要不同控制律之间的切换，在切换过程中，为防止舵面瞬时突跳对无人机带来不利的影响，需要确保飞行控制系统的稳定裕度。目前，常用的抑制舵面瞬时跳变的方法有双模态同步运算瞬变抑制法和单模态运算瞬变抑制法。首先介绍双模态同步运算瞬变抑制法，假设c(t)为控制律的总输出值，A(t)、B(t)为控制律A、B的输出值，在ts时刻，由控制律A切换到控制律B，则参数λ决定了双模态切换过程的快慢，通过仿真调整λ，以获得满意的切换效果。双模态同步运算瞬变抑制法瞬变抑制效果明显，但需要同时运算两组控制律，这样会占用过多的时间和内存。在双模态同步运算瞬变抑制法基础上进行改进后得到单模态运算瞬变抑制法，在切换前单独运算控制律A，记录切换时刻控制律A的输出值A(ts)，以淡化处理的方式在Ts时间内将控制律输出逐渐过渡到控制律B上，即：其中：单模态运算瞬变抑制法虽然只需运算当前的控制律，克服了双模态抑制法需同时运算两组控制律的缺点，但是切换过程中系统的稳定裕度仍难以确定，并且需要根据经验多次调整参数才能达到较好的切换效果，耗时较长。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种基于舵机特性的控制律平滑切换方法及装置，用以解决现有技术中存在的切换过程中系统的稳定裕度仍难以确定，并且需要根据经验多次调整参数才能达到较好的切换效果，耗时较长的问题。根据本专利技术实施例，提供一种基于舵机特性的控制律平滑切换方法，，应用于飞行控制系统包括的飞行控制计算机中，所述飞行控制系统还包括舵机，所述方法包括：确定在切换时刻第一控制律的第一输出值；根据所述第一输出值和所述切换时刻确定切换后的第二控制律的积分器的初始值，所述第二控制律是基于所述舵机的特性得到的；根据所述初始值确定在所述切换时刻之后所述第二控制律的输出值。具体的，根据所述第一输出值和所述切换时刻确定切换后的第二控制律的积分器的初始值，具体包括：获取切换后的第二控制律的初始输出值表达式，所述初始值表达式为惯性环节增益与积分器的乘积；将所述第一输出值代入所述初始输出值表达式、并将所述切换时刻作为所述积分器的起始时刻，得到在所述切换时刻的所述初始输出值表达式；将在所述切换时刻的所述初始输出值表达式进行变形得到所述积分器的初始值。具体的，所述初始输出值表达式为其中，δ2为所述第二控制律的第二输出值，A为惯性环节增益，为所述积分器，X0为所述积分器的初始值，e(τ)表示偏差信息随时间的变化；在所述切换时刻的所述初始输出值表达式为δ1＝AX0，δ1为所述第一输出值。具体的，将在所述切换时刻的所述初始输出值表达式进行变形得到所述积分器的初始值，具体包括：将在所述切换时刻的所述初始输出值表达式中的所述第一输出值δ1与所述惯性环节增益A相除得到所述积分器的初始值具体的，根据所述初始值确定在所述切换时刻之后所述第二控制律的输出值，具体包括：将所述初始值代入所述初始输出值表达式中，得到所述第二控制律的输出值为根据本专利技术实施例，还提供一种基于舵机特性的控制律平滑切换装置，应用于飞行控制系统包括的飞行控制计算机中，所述飞行控制系统还包括舵机，包括：第一确定模块，用于确定在切换时刻第一控制律的第一输出值；第二确定模块，用于根据所述第一输出值和所述切换时刻确定切换后的第二控制律的积分器的初始值，所述第二控制律是基于所述舵机的特性得到的；第三确定模块，用于根据所述初始值确定在所述切换时刻之后所述第二控制律的输出值表达式。具体的，所述第二确定模块，用于根据所述第一输出值和所述切换时刻确定切换后的第二控制律的积分器的初始值，具体用于：获取切换后的第二控制律的初始输出值表达式，所述初始值表达式为惯性环节增益与积分器的乘积；将所述第一输出值代入所述初始输出值表达式、并将所述切换时刻作为所述积分器的起始时刻，得到在所述切换时刻的所述初始输出值表达式；将在所述切换时刻的所述初始输出值表达式进行变形得到所述积分器的初始值。具体的，所述初始输出值表达式为其中，δ2为所述第二控制律的第二输出值，A为惯性环节增益，为所述积分器，X0为所述积分器的初始值，e(τ)表示偏差信息随时间的变化；在所述切换时刻的所述初始输出值表达式为δ1＝AX0，δ1为所述第一输出值。具体的，所述第二确定模块，用于将在所述切换时刻的所述初始输出值表达式进行变形得到所述积分器的初始值，具体用于：将在所述切换时刻的所述初始输出值表达式中的所述第一输出值δ1与所述惯性环节增益A相除得到所述积分器的初始值具体的，所述第三确定模块，用于根据所述初始值确定在所述切换时刻之后所述第二控制律的输出值，具体用于：将所述初始值代入所述初始输出值表达式中，得到所述第二控制律的输出值为根据本专利技术实施例，还提供一种电子设备，所述电子设备包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；存储器，用于存放计算机程序；处理器，用于执行存储器上所存储的程序时，实现上述的方法步骤。根据本专利技术实施例，还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法步骤。本专利技术有益效果如下：本专利技术实施例提供一种基于舵机特性的控制律平滑切换方法及装置，通过确定在切换时刻第一控制律的第一输出值；根据所述第一输出值和所述切换时刻确定切换后的第二控制律的积分器的初始值，所述第二控制律是基于所述舵机的特性得到的；根据所述初始值确定在所述切换时刻之后所述第二控制律的输出值。该方案中，在将第一控制律切换到基于舵机的特性得到的第二控制律时，首先确定在切换时刻第一控制律的第一输出值，然后根据第一输出值和切换时刻确定第二控制律的积分器的初始值，进而确定在切换时刻之后第二控制律的输出值，也就是说可以快速实现在切换时刻第二控制律的输出值等于第一输出值，从而可以实现第二控制律的平滑切换，确保稳定裕度，避免舵面突跳。附图说明图1为现有技术中飞行控制计算机的控制舵机的示意图；图2本专利技术实施例中一种基于舵机特性的控制律平滑切换方法的流程图；图3为本专利技术实施例中一种基于舵机特性的控制律平滑切换装置的结构示意图；图4为本申请示出的一种电子设备的结构示意图。具体实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于舵机特性的控制律平滑切换方法，应用于飞行控制系统包括的飞行控制计算机中，所述飞行控制系统还包括舵机，其特征在于，所述方法包括：/n确定在切换时刻第一控制律的第一输出值；/n根据所述第一输出值和所述切换时刻确定切换后的第二控制律的积分器的初始值，所述第二控制律是基于所述舵机的特性得到的；/n根据所述初始值确定在所述切换时刻之后所述第二控制律的输出值。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于舵机特性的控制律平滑切换方法，应用于飞行控制系统包括的飞行控制计算机中，所述飞行控制系统还包括舵机，其特征在于，所述方法包括：
确定在切换时刻第一控制律的第一输出值；
根据所述第一输出值和所述切换时刻确定切换后的第二控制律的积分器的初始值，所述第二控制律是基于所述舵机的特性得到的；
根据所述初始值确定在所述切换时刻之后所述第二控制律的输出值。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述第一输出值和所述切换时刻确定切换后的第二控制律的积分器的初始值，具体包括：
获取切换后的第二控制律的初始输出值表达式，所述初始值表达式为惯性环节增益与积分器的乘积；
将所述第一输出值代入所述初始输出值表达式、并将所述切换时刻作为所述积分器的起始时刻，得到在所述切换时刻的所述初始输出值表达式；
将在所述切换时刻的所述初始输出值表达式进行变形得到所述积分器的初始值。


3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述初始输出值表达式为其中，δ2为所述第二控制律的第二输出值，A为惯性环节增益，为所述积分器，X0为所述积分器的初始值，e(τ)表示偏差信息随时间的变化；
在所述切换时刻的所述初始输出值表达式为δ1＝AX0，δ1为所述第一输出值。


4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，将在所述切换时刻的所述初始输出值表达式进行变形得到所述积分器的初始值，具体包括：
将在所述切换时刻的所述初始输出值表达式中的所述第一输出值δ1与所述惯性环节增益A相除得到所述积分器的初始值


5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述初始值确定在所述切换时刻之后所述第二控制律的输出值，具体包括：
将所述初始值代入所述初始输出值表达式中，得到所述第二控制律的输出值为


6.一种基于舵机特性的控制律平滑切换装置，应用于飞行控制系统包括的飞行控制计算机中，所述飞行控制系统还包括舵机，其特征在于，包括：
第一确定模块，用于确定在切换时刻第一控制律的第一输出值；
第二确定模块，用于根据所述第一输出值和所述切换时刻确定切换后的第二控制律的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张林琦，
申请(专利权)人：北京北航天宇长鹰无人机科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11