申请/专利权人：大连海事大学

申请日：2023-09-21

公开（公告）日：2024-03-26

公开（公告）号：CN117193345B

主分类号：G05D1/495

分类号：G05D1/495;G05D1/46;G05D101/10;G05D109/20

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.26#授权;2023.12.26#实质审查的生效;2023.12.08#公开

摘要：本发明公开了一种基于动态事件触发的机‑船协同平台自主降落控制方法，包括：S1：建立三自由度无人船‑六自由度无人机的混合阶非线性数学模型；S2：建立逻辑虚拟飞机生成的参考路径，以获取无人机的参考艏向角和无人机的参考纵摇角；S3：基于位置事件动态事件触发规则和姿态事件动态事件触发规则，获取无人机的位置控制器和无人机的姿态控制器，以控制无人机进行自主降落。本发明通过混合阶非线性数学模型的位置事件触发规则和姿态事件触发规则，设计位置控制器和姿态控制器，控制无人机进行精准的自主降落，实现了机船协同任务的执行闭环。同时解决了连续传输信号的控制系统会产生通信资源较大的损耗的问题，资源利用率高。

主权项：1.一种基于动态事件触发的机-船协同平台自主降落控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：建立三自由度无人船-六自由度无人机的混合阶非线性数学模型；S2：根据所述三自由度无人船-六自由度无人机的混合阶非线性数学模型，建立逻辑虚拟飞机生成的参考路径，以获取无人机的参考艏向角和无人机的参考纵摇角；S3：根据无人机的参考艏向角和无人机的参考纵摇角，基于位置事件动态事件触发规则和姿态事件动态事件触发规则，获取无人机的位置控制器和无人机的姿态控制器，以控制无人机进行自主降落；所述S3中，获取无人机的位置控制器的方法如下：首先，获取无人机的位置误差ηa1e；ηa1e＝ηa1-ηal17式中：ηa1＝[xa,ya,za]表示无人机的空间位置坐标；ηal1表示无人机位置环期望信号；无人机的位置误差的导数表达为： 式中：va1＝[uax,uay,uaz]表示无人机的速度，其中uax为无人机沿着ox轴的速度；uay为无人机沿着oy轴的速度；uaz为无人机沿着oz轴的速度；表示求导运算；设计镇定无人机的位置误差ηa1e的虚拟控制器； 式中，kva1为大于零的位置控制器设计参数；αηa1表示无人机位置环虚拟控制器；引入动态面控制，对虚拟控制器的导数进行降阶处理，即， 式中，βηa1为动态面信号，εηa1为大于零的时间常数，s为拉普拉斯算子；于是得到动态面误差：qηa1＝βηa1-αηa111定义误差va1e＝va1-αηa1，得到va1e的导数，即， 式中：fva1表示位置环非线性项；τva1表示位置环控制输入；dwva1表示位置环干扰项；H为增益矩阵，D＝[0,0,-g,0,0,0]T表示重力加速度矩阵，g表示重力加速度；引入位置事件动态事件触发规则，则： 式中，ωvat表示位置环输入；ωkvatk是触发时刻控制输入；当t∈[tk,tk+1时，输入信号将保持ωkvatk不变；位置事件动态事件触发规则被设计为：tk+1＝inf{ttk||ωkvatk-ωvat|≥c1tk|ωvat|+c2tk}14式中，tk，tk+1分别表示当前触发点时间和下一触发点时间，c1tk,c2tk均为触发阈值参数； 式中：ηae表示位置环状态误差；c0表示定值参数；根据所述位置事件动态事件触发规则，将控制信号重新表达为 式中，λa1,λa2均为处于[-1，1]区间的触发范围界定参数，ca1tk,ca2tk均为位置控制器阈值参数；τkva1tk表示位置控制器；最后，将位置控制器设计如下： 式中，kd为大于零的设计参数。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 大连海事大学 基于动态事件触发的机-船协同平台自主降落控制方法

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