申请/专利权人：北京航空航天大学

申请日：2021-12-14

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN114265428B

主分类号：G05D1/46

分类号：G05D1/46;B64D3/00;G05D109/20

优先权：["20210728 CN 2021108561184"]

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2022.04.19#实质审查的生效;2022.04.01#公开

摘要：本发明公开了一种基于非约束力矢量和方向控制的拖曳体位置控制方法，属于飞行器导航、制导与控制领域；具体为：首先，基于多刚体建模方法，建立考虑拖曳体外力的缆绳动力学模型；然后，考虑缆绳拉力及风扰动影响，建立拖曳体的六自由度动力学模型；利用缆绳动力学模型，建立基于缆绳位形与拖曳体的非约束力矢量和方向关系的拖曳体位置外环控制器，用于输出期望的拖曳体气流角；基于固定时间控制理论和拖曳体的六自由度动力学模型，设计内环的抗扰动控制器，并输入期望的拖曳体气流角，快速精确控制拖曳体的位置；本发明实现拖曳体对风扰动和参数摄动的抵抗和对位置指令的快速精确跟踪。

主权项：1.一种基于非约束力矢量和方向控制的拖曳体位置控制方法，其特征在于，具体包括如下步骤：步骤一、基于多刚体建模方法，建立考虑拖曳体外力的缆绳动力学模型；将缆绳作为多刚体结构，并离散为N个刚体连杆，在拖曳坐标系Od-XdYdZd下建立缆绳的多刚体动力学模型fC，如下： 其中，p表示缆绳各个节点的三轴位置的矩阵；F表示缆绳各个节点所受的气动力矩阵；QA表示拖曳体所受到的非约束力矢量和向量；步骤二、考虑缆绳拉力及风扰动影响，建立拖曳体的六自由度动力学模型；拖曳体的六自由度动力学模型fU，简写为： 其中，s为拖曳体状态向量，u为拖曳体控制输入向量，d为拖曳体受到的风扰动向量；步骤三、利用缆绳动力学模型，建立基于缆绳位形与拖曳体的非约束力矢量和方向关系的拖曳体位置外环控制器，用于输出期望的拖曳体气流角；步骤四、基于固定时间控制理论和拖曳体的六自由度动力学模型，设计内环的抗扰动控制器，并输入期望的拖曳体气流角，快速控制拖曳体最终的实际位置；具体步骤如下：步骤401、基于时标分离原理和奇异摄动理论，将拖曳体的六自由度动力学模型中的气流角和角速度回路，改写为利于控制器设计的仿射非线性形式；改写公式为： 其中，ω＝[p,q,r]T为拖曳体的角速度，δ＝[δa,δe,δr]T分别表示拖曳体的副翼，升降舵和方向舵的偏转角，fΩ表示拖曳体气流角的集总扰动，fω表示拖曳体角速度的集总扰动，BΩ表示气流角的控制矩阵，Bω表示角速度的控制矩阵；步骤402、基于气流角和角速度的仿射非线性模型，分别设计各自对应的固定时间控制器和固定时间扩张状态观测器；根据气流角和角速度固定时间控制器输出舵偏角；步骤403、将舵偏角输入到拖曳体动力学模型中，计算出缆绳末端实际的非约束力矢量和方向，并根据缆绳动力学模型进一步计算出缆绳的实际位形，最后得到拖曳体的实际位置，并在下个周期内对位置偏差进行调整。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 北京航空航天大学 一种基于非约束力矢量和方向控制的拖曳体位置控制方法

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD