[发明专利]一种基于模型预测控制的平流层飞艇平面路径跟踪控制方法有效
申请号: | 201410486563.6 | 申请日: | 2014-09-22 |
公开(公告)号: | CN104317300B | 公开(公告)日: | 2017-04-05 |
发明(设计)人: | 祝明;余帅先;刘丽莎;闫柯瑜;陈天 | 申请(专利权)人: | 北京航空航天大学 |
主分类号: | G05D1/10 | 分类号: | G05D1/10;G05B13/04 |
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地址: | 100191*** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 基于 模型 预测 控制 平流层 飞艇 平面 路径 跟踪 方法 | ||
1.一种基于模型预测控制的平流层飞艇平面路径跟踪控制方法,其特征在于:其具体步骤如下:
步骤一 给定期望跟踪值:给定期望平面路径;给定期望俯仰角θc、期望滚转角φc;给定期望速度υc。
步骤二 制导误差计算:计算期望位置与实际位置之间的距离误差e,角度误差
步骤三 动力学方程纵横向分解:将动力学方程按照纵横向进行分解,控制器设计只取其横向状态量。
步骤四 求解离散化系统方程:对由以上步骤得到的平流层飞艇横侧向连续系统进行线性化处理,并且也将误差导数和进行线性化处理。然后将飞艇横向状态量和误差当成扩展状态量,并且对扩展连续状态空间方程离进行离散化处理。
步骤五 预测系统未来动态:根据由组合惯导等传感器测量得到的当前状态量预测未来某一段时间的状态量或输出量。
步骤六 构造模型预测控制目标函数:由预测状态量构造目标函数,并用标准QP算法进行求解得到系统输入量uk。
2.根据权利要求1所述的一种基于模型预测控制的平流层飞艇平面路径跟踪控制方法,其特征在于:在步骤一中所述的给定期望平面路径为一条直线yp=axp+b,xp,yp为飞艇期望平面位置;所述的给定期望俯仰角θc、期望滚转角φc均为零;
所述的给定期望速度为υc=[uc,vc,wc]T=[V,0,0]T,V>0为常数,uc,vc,wc为期望速度沿艇体坐标系的分解量。
3.根据权利要求1所述的一种基于模型预测控制的平流层飞艇平面路径跟踪控制方法,其特征在于:在步骤二中所述的制导误差计算,其计算方法如下:
1)计算期望路径的方向角ψp=arctan(a),方向角误差其中ψ为飞艇偏航角,见图1所示。
2)计算飞艇当前位置与期望路径垂直距离p=[x,y]T为平流层飞艇的当前位置。
3)计算期望偏航角为Δ>0为控制参数。
4)计算方向角误差导数r为飞艇偏航角速度。
5)计算距离误差导数
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