[发明专利]基于角速度的飞行器极限飞行时四元数傅里埃近似输出方法有效

专利信息
申请号: 201110366737.1 申请日: 2011-11-17
公开(公告)号: CN102436437A 公开(公告)日: 2012-05-02
发明(设计)人: 史忠科 申请(专利权)人: 西北工业大学
主分类号: G06F17/16 分类号: G06F17/16
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 710072 *** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 基于 角速度 飞行器 极限 飞行 时四元数傅里埃 近似 输出 方法
【权利要求书】:

1.一种基于角速度的飞行器极限飞行时四元数傅里埃近似输出方法,其特征在于包括以下步骤:

根据四元数连续状态方程

e·=Aee]]>

和离散状态方程

e(k+1)=Φe[(k+1)T,kT]e(k)

其中e=[e1,e2,e3,e4]TAe=120-p-q-rp0r-qq-r0prq-p0]]>

Φe[(k+1)T,kT]为Ae的状态转移矩阵,T为采样周期,

p,q,r分别为滚转、俯仰、偏航角速度;欧拉角θ,ψ分别指滚转、俯仰、偏航角;

状态转移矩阵按照逼近式

Φe[(k+1)T,kT]I+ΠAHAξAI(t)|kT(k+1)T+ΠBHBξBI(t)|kT(k+1)T+ΠAPAAI|kT(k+1(THATΠAI+ΠBPBAI|kT(k+1(THATΠAI]]>

+ΠAPABI|kT(k+1(THBTΠBI+ΠBPBBI|kT(k+1(THBTΠBI]]>

-[ΠAHAξAI(t)+ΠBHBξBI(t)]|kT(k+1)T[ξAIT(t)HATΠAI+ξBIT(t)HBTΠBI]|kT]]>

及e(k+1)=Φe[(k+1)T,kT]e(k)得到四元数的时间更新值;

其中,ω为角频率,I=1000010000100001,]]>

ξAI(t)=[t sin(ωt)…sin[(n-1)ωt]sin(nωt)]T

ξBI(t)=[cos(ωt)cos(2ωt)…cos[(n-1)ωt]cos(nωt)]T

滚转、俯仰、偏航角速度p,q,r的n阶展开式分别为

p(t)=[pa0 pa1…pa(n-1)pan][1cos(ωt)…cos[(n-1)ωt]cos(nωt)]T+[pb1 pb2…pb(n-1)pbn][sin(ωt)sin(2ωt)…sin[(n-1)ωt]sin(nωt)]T

q(t)=[qa0 qa1…qa(n-1)qan][1cos(ωt)…cos[(n-1)ωt]cos(nωt)]T+[qb1 qb2…qb(n-1)qbn][sin(ωt)sin(2ωt)…sin[(n-1)ωt]sin(nωt)]T

r(t)=[ra0 ra1…ra(n-1)ran][cos(ωt)cos(2ωt)…cos[(n-1)ωt]cos(nωt)]T+[rb1 rb2…rb(n-1)rbn][sin(ωt)sin(2ωt)…sin[(n-1)ωt]sin(nωt)]T

ΠA=12{0-1001000000100-10pa0pa1···pa(n-1)pan]]>

+00-10000-110000100qa0qa1···qa(n-1)qan+000-100100-1001000ra0ra1···ra(n-1)ran}]]>

ΠB=12{0-1001000000100-10pb1pb2···pb(n-1)pbn]]>

+00-10000-110000100qb1qb2···qb(n-1)qbn+000-100100-1001000rb1rb2···rb(n-1)rbn}]]>

ΠA1=12{pa0pa1···pa(n-1)panT0-1001000000100-10]]>

+qa0qa1···qa(n-1)qanT00-10000-110000100+ra0ra1···ra(n-1)ranT000-100100-1001000}]]>

ΠB1=12{pb1pb2···pb(n-1)pbnT0-1001000000100-10]]>

+qb1qb2···qb(n-1)qbnT00-10000-110000100+rb1rb2···rb(n-1)rbnT000-100100-1001000}]]>

HA=H0TH1T···HnTT=diag{1,1ω,12ω,···,1},HB=-HA]]>

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