利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2022101165307
申请人: 南通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-11-14
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种飞行器控制方法,应用于飞行器,其特征在于,所述方法包括:根据所述飞行器构建动力模型、观测模型、及总控制模型,所述观测模型包括待进行参数整定的观测带宽;

基于所述动力模型以及观测模型构建等效受控模型,并获取所述等效受控模型的频域幅值与所述观测带宽的第一函数关系;

获取频域幅值指标,并根据所述第一函数关系与所述频域幅值指标对所述观测带宽进行参数整定,得到定参观测模型;

获取频率响应指标,并根据所述频率响应指标对所述总控制模型进行参数整定,得到定参总控制模型;

当接收到目标状态指令时,根据所述目标状态指令获取所述飞行器的目标状态信息,并获取所述飞行器当前时刻的飞行姿态;

将所述目标状态信息及所述当前时刻的飞行姿态输入至所述定参总控制模型以获取虚拟控制指令,并将所述虚拟控制指令及所述当前时刻的飞行姿态输入至所述定参观测模型以获取飞行控制指令;

基于所述飞行控制指令及所述动力模型控制所述飞行器进行飞行姿态调整。

2.如权利要求1所述的飞行器控制方法,其特征在于,所述根据所述飞行器构建动力模型,包括:根据所述飞行器的机身质量、所述飞行器所处环境的空气阻力系数、所述飞行器所受到的风力扰动以及预设的输入增益构建初始动力模型;

根据所述风力扰动与所述初始动力模型的系统扰动确定所述初始动力模型的总扰动,并根据预估增益与所述总扰动构建所述动力模型。

3.如权利要求2所述的飞行器控制方法,其特征在于,所述根据所述飞行器构建观测模型,包括:设置观测器,所述观测器以所述观测带宽对当前时刻的飞行姿态及所述总扰动进行观测,并根据观测结果输出扰动补偿;

设置补偿器,所述补偿器用于根据所述扰动补偿、所述虚拟控制指令、以及预设的增益补偿生成飞行控制指令,以使所述动力模型根据所述飞行控制指令控制所述飞行器进行飞行姿态调整;

根据所述观测器与所述补偿器构建所述观测模型。

4.如权利要求1所述的飞行器控制方法,其特征在于,所述等效受控模型包括动态模型与标称模型,所述动态模型用于根据所述虚拟控制指令生成动态指令,所述标称模型用于根据所述动态指令调整所述飞行器的飞行姿态;

所述获取所述等效控制模型的频域幅值与所述观测带宽的第一函数关系,包括:基于所述等效受控模型的构建过程获取所述动态模型的频域幅值与所述观测带宽的第二函数关系,以及所述标称模型的频域幅值与所述观测带宽的第三函数关系;

根据所述第二函数关系与所述第三函数关系确定所述第一函数关系。

5.如权利要求4所述的飞行器控制方法,其特征在于,所述频域幅值指标包括工作性能指标与抗扰性能指标;

所述根据所述第一函数关系与所述频域幅值指标对所述观测带宽进行参数整定,得到定参观测模型,包括:根据预设的第一频域幅值约束以及所述工作性能指标确定所述观测带宽的第一待定范围;

根据预设的第二频域幅值约束以及所述抗扰性能指标确定所述观测带宽的第二待定范围;

根据所述第一待定范围与所述第二待选范围确定整定后的所述观测带宽,得到所述定参观测模型。

6.如权利要求1‑5任一项所述的飞行器控制方法,其特征在于,所述根据所述飞行器构建总控制模型,包括:构建预测控制模型,所述预测控制模型用于根据当前时刻的飞行姿态与所述目标状态信号预测所述飞行器在预测时域内的飞行姿态预测序列,并根据所述飞行姿态预测序列生成在控制时域内的虚拟控制指令序列,所述虚拟控制指令序列包括与控制时域内多个时刻分别对应的待选虚拟指令;

根据所述预测控制模型构建所述总控制模型,其中,所述总控制模型以所述控制指令序列中最前时刻对应的所述待选虚拟指令作为所述虚拟控制指令。

7.如权利要求6所述的飞行器控制方法,其特征在于,所述根据所述预测控制模型构建所述总控制模型,包括:根据柔化因子建立柔化序列,并根据所述柔化序列以及所述预测状态序列建立响应评价函数;

根据所述控制状态序列与加权因子建立控制量评价函数;

根据所述响应评价函数与所述控制量评价函数建立所述预测控制模型对应的预测控制评价函数;

确定所述总控制模型以使所述控制评价函数输出的评价参数处于预设的评价参数范围。

8.如权利要求7所述的飞行器控制方法,其特征在于,所述根据所述频率响应指标对所述总控制模型进行参数整定,得到定参总控制模型,包括:根据所述总控制模型与所述等效控制模型构建开环频率曲线模型,并将若干个模型参数组输入所述开环频率曲线模型以获取与所述模型参数组对应的开环频率曲线,其中,每一所述模型参数组至少包括所述预测时域、所述控制时域、所述柔化因子、以及所述加权因子;

根据所述频率响应指标与所述开环频率曲线从多个对应的所述模型参数组中确定目标参数组;

根据所述目标参数组对应的所述预测时域、所述控制时域、所述柔化因子、以及所述加权因子对所述总控制模型进行参数整定,获得定参总控制模型。

9.如权利要求8所述的飞行器控制方法,其特征在于,所述频率响应指标包括稳定性能约束指标、输出扰动性能指标约束指标、以及输入扰动性能约束指标;

所述根据所述频率响应指标与所述开环频率曲线从多个对应的所述模型参数组中确定目标参数组,包括:根据预设的稳定性能指标计算公式计算所述开环频率曲线的稳定性能指标;

根据预设的输出扰动性能指标计算公式计算所述开环频率曲线的输出扰动性能指标;

根据预设的输入扰动性能指标计算公式计算所述开环频率曲线的输入扰动性能指标;

在所述若干个模型参数组中确定目标参数组,以使所述稳定性能指标小于等于所述稳定性能约束指标、所述输出扰动性能指标小于等于所述输出扰动性能约束指标、且所述输入扰动性能指标小于等于所述输入扰动性能约束指标。

10.一种飞行器,所述飞行器与控制设备通信连接,其特征在于,所述飞行器包括:机身;

机臂,相连于所述机身;

动力组件,设置于所述机臂,用于为所述飞行器提供飞行动力;

存储器,用于存储计算机程序;及

处理器,用于调取存储在所述存储器中的计算机程序,以执行如权利要求1‑9任一项所述的飞行器控制方法。