[发明专利]一种无人飞艇编队飞行控制方法及系统

权利要求书

1.一种无人飞艇编队飞行控制方法，其特征在于，包括：

获取期望编队队形；

根据所述期望编队队形确定包含相对位置限制值的障碍Lyapunov函数；

所述根据所述期望编队队形确定包含相对位置限制值的障碍Lyapunov函数，具体包括：

根据所述期望编队队形计算轨迹跟踪误差：

其中为飞艇的轨迹跟踪误差，为被控飞艇编队成员的位置信息，为飞艇同编队中其他成员的位置信息，为权重系数，为平流层飞艇编队成员数，为期望编队队形；

根据所述轨迹跟踪误差确定包含相对位置限制值的所述障碍Lyapunov函数：

其中为相对位置限制值组成的列向量，为列向量的第个元素；为轨迹跟踪误差的第个元素；

利用反步法和所述障碍Lyapunov函数设计虚拟控制器；

对所述虚拟控制器进行解算，得到虚拟控制器输出量；所述虚拟控制器输出量包括消除所述无人飞艇的期望位置与实际位置之间的误差所需的期望速度与期望角速度；

根据所述虚拟控制器输出量计算自适应控制器输出量；

根据速度/角速度误差量、饱和补偿器输出量和所述自适应控制器输出量，通过反步法设计编队控制器：

其中和为飞艇受力分析相关矩阵；，为虚拟控制器输出量的导数；、和为控制参数；为事件触发时刻；

对所述编队控制器进行解算，得到编队控制器输出量；所述编队控制器输出量包括消除所述无人飞艇的期望速度和期望角速度与实际速度和实际角速度之间的误差所需的控制量；

根据所述编队控制器输出量控制所述无人飞艇的螺旋桨转速。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述虚拟控制器进行解算，得到虚拟控制器输出量，具体包括：

根据所述轨迹跟踪误差确定测量误差；

根据所述测量误差设计触发条件；

根据所述触发条件得到自触发控制器的触发时刻；

在所述触发时刻对所述虚拟控制器进行解算，得到虚拟控制器输出量。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述虚拟控制器输出量计算自适应控制器输出量，具体包括：

根据所述虚拟控制器输出量确定所述期望速度和期望角速度与所述实际速度和实际角速度之间的速度和角速度误差量；

根据所述速度和角速度误差量生成虚拟状态量；

根据所述虚拟状态量确定饱和补偿器输出量和所述自适应控制器输出量。

4.一种无人飞艇编队飞行控制系统，其特征在于，包括：

期望编队队形获取模块，用于获取期望编队队形；

障碍Lyapunov函数确定模块，用于根据所述期望编队队形确定包含相对位置限制值的障碍李雅普诺夫Lyapunov函数，具体包括：

根据所述期望编队队形计算轨迹跟踪误差：

其中为飞艇的轨迹跟踪误差，为被控飞艇编队成员的位置信息，为飞艇同编队中其他成员的位置信息，为权重系数，为平流层飞艇编队成员数，为期望编队队形；

根据所述轨迹跟踪误差确定包含相对位置限制值的所述障碍Lyapunov函数：

其中为相对位置限制值组成的列向量，为列向量的第个元素；为轨迹跟踪误差的第个元素；

虚拟控制器确定模块，用于利用反步法和所述障碍Lyapunov函数设计虚拟控制器；

虚拟控制器解算模块，用于对所述虚拟控制器进行解算，得到虚拟控制器输出量；所述虚拟控制器输出量包括消除所述无人飞艇的期望位置与实际位置之间的误差所需的期望速度与期望角速度；

自适应控制器输出量计算模块，用于根据所述虚拟控制器输出量计算自适应控制器输出量；

编队控制器确定模块，用于根据速度/角速度误差量、饱和补偿器输出量和所述自适应控制器输出量，通过反步法设计编队控制器：

其中和为飞艇受力分析相关矩阵；，为虚拟控制器输出量的导数；、和为控制参数；为事件触发时刻；

编队控制器解算模块，用于对所述编队控制器进行解算，得到编队控制器输出量；所述编队控制器输出量包括消除所述无人飞艇的期望速度和期望角速度与实际速度和实际角速度之间的误差所需的控制量；

编队飞行控制模块，用于根据所述编队控制器输出量控制所述无人飞艇的螺旋桨转速。