利索能及
我要发布
收藏
专利号: 202410669666X
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种具有时变误差约束的飞艇固定时间轨迹跟踪控制方法,其特征在于,包括:S1建立飞艇的六自由度运动学方程和动力学方程,推导实际控制输入;

S2推导飞艇的轨迹跟踪误差模型,将飞艇轨迹指令的跟踪转化为轨迹跟踪误差的收敛;

S3设计预设性能函数 :

式中, 和 是预设性能函数的上、下界, 为 从 收敛到 的预设最大允许收敛时间, 为轨迹跟踪误差在0时刻的值,是时间;

S4对于飞艇的轨迹跟踪误差模型设计RBF神经网络的自适应律 :;

式中, 表示飞艇的质量矩阵,是对角阵,为总扰动 的估计, 是误差函数, 为对中间参数 进行 幂次运算, 、 、 和 为正数, 为列向量与列向量的点乘, 为对轨迹跟踪误差的导数 进行 幂次运算, 为对虚拟控制器 进行 幂次运算;

S5基于RBF神经网络设计具有固定时间轨迹跟踪的控制器;

飞艇的轨迹跟踪误差模型为:

; ; ;

式中, 是位移和角度的联合矩阵与期望轨迹指令的差, 是 的导数, 是速度矢量和速度的联合矩阵与期望速度指令的差, 是 的导数, 是对角阵, 是期望角度命令下的 , 是期望角度命令下的 , 是期望轨迹指令, 是期望速度指令, 是的导数;

改写轨迹跟踪误差模型为:

; ; ; ;

式中, 为 的导数, 为 的导数, 为轨迹误差, 为速度误差,是 的导数, 是的导数。

2.根据权利要求1所述的一种具有时变误差约束的飞艇固定时间轨迹跟踪控制方法,其特征在于,飞艇的六自由度运动学方程包括:; ; ; ;

式中,是 的导数, 是 的导数,是坐标 的矩阵, 是飞艇的滚转角 、俯仰角 和偏航角 三个角度的矩阵,是速度矢量在各个轴的分量的矩阵, 是飞艇的滚转、俯仰和偏航角速度三个速度的矩阵,x,y,z分别为飞艇的轴向、侧向和竖直方向上的位移,u,v,w分别为速度矢量在各个轴的分量,p,q,r分别为飞艇的滚转、俯仰和偏航角速度,和 为中间矩阵。

3.根据权利要求2所述的一种具有时变误差约束的飞艇固定时间轨迹跟踪控制方法,其特征在于,飞艇的动力学方程包括:;

; ; ;

式中,是 的导数, 是 的导数, 是飞艇所受惯性力, 是飞艇所受重力浮力的合力, 是飞艇所受气动力, 是飞艇所受推力,是飞艇所受惯性力矩, 是飞艇所受重力矩浮力矩的合力矩, 是飞艇所受气动力矩, 是飞艇所受推力矩; 为浮空器的轴向气动系数, 为浮空器的纵向气动系数, 为浮空器的俯仰力矩气动系数;

、 分别为飞艇的参考面积和长度, 为飞艇的体积, 为动压,为大气密度, 、 、 为三个方向上的风速。

4.根据权利要求3所述的一种具有时变误差约束的飞艇固定时间轨迹跟踪控制方法,其特征在于,控制输入为 , ,实际控制输入 为:; ;

式中,为系数矩阵, 为力矩阵, 分别是不同螺旋桨产生的力。

5.根据权利要求4所述的一种具有时变误差约束的飞艇固定时间轨迹跟踪控制方法,其特征在于,不考虑参数不确定以及外部扰动时,改写飞艇的动力学方程:; ; ;

式中, 为中间矩阵, 为中间矩阵, 为不考虑参数不确定以及外部扰动时的飞艇所受气动力, 为不考虑参数不确定以及外部扰动时的飞艇所受气动力矩, 为参数不确定项, 为风致附加气动力。

6.根据权利要求5所述的一种具有时变误差约束的飞艇固定时间轨迹跟踪控制方法,其特征在于,改写飞艇的六自由度运动学方程:; ; ;

式中,是 的导数,为位移和角度的联合矩阵, 是 的导数, 为速度矢量和速度的联合矩阵。

7.根据权利要求6所述的一种具有时变误差约束的飞艇固定时间轨迹跟踪控制方法,其特征在于,设计神经网络自适应律为:; ; ;

式中, 和 是正数, 是网络高斯基函数的输出, 是网络权值估计值, 为网络的理想权值,为网络权值估计误差,是 的导数,是速度信号和角速度信号。

8.根据权利要求7所述的一种具有时变误差约束的飞艇固定时间轨迹跟踪控制方法,其特征在于,系数矩阵为:; ;

; ;

式中, 为飞艇螺旋桨位置到机体体积中心的距离。