[發明專利]一種基于多執行機構的飛行器的姿態控制分配方法有效

申請號：	201610512916.4	申請日：	2016-06-30
公開（公告）號：	CN107562064B	公開（公告）日：	2020-08-25
發明（設計）人：	秦雷;吳限德;李君龍;謝曉瑛;張銳	申請（專利權）人：	北京電子工程總體研究所
主分類號：	G05D1/08	分類號：	G05D1/08
代理公司：	北京正理專利代理有限公司 11257	代理人：	付生輝;張雪梅
地址：	100854 北***	國省代碼：	北京;11
權利要求書：	查看更多	說明書：	查看更多
摘要：
搜索關鍵詞：	一種基于執行機構飛行器姿態控制分配方法
鉆瓜網技術展會專利詞庫專利權人專利榜在售專利公布日期熱門專利

【說明書】：

本發明公開一種基于多執行機構的飛行器的姿態控制分配方法，包括：S1、建立飛行器的姿態運動學方程；S2、通過姿態轉換矩陣確定飛行器的姿態角；S3、建立飛行器的姿態動力學方程；S4、根據控制律計算飛行器的期望控制力矩；S5、利用控制分配算法獲得當前時刻飛行器的各執行機構的狀態組合。本發明適合飛行器大角度姿態快速機動與高精度穩定的機動任務需求。

技術領域

本發明涉及飛行器智能控制領域。更具體地，涉及一種基于多執行機構的飛行器的姿態控制分配方法。

背景技術

基于多執行機構的飛行器是一種在智能材料、智能自適應非線性控制分配技術、微推進系統的基礎上，發揮各自的優勢，組合在一起的多用途、多功能的新型片狀材料組合體式飛行器。該飛行器具有可變蒙皮，具備變軌機動性能大幅提升，實現最佳氣動性能，提高可重復使用能力，可重構能力大幅提升等優點。

該型飛行器需要在姿態機動、高精度穩定等控制模式之間快速切換.快速機動為攻擊敵方目標、規避敵方攻擊爭取更多的時間，而機動后的快速高精度穩定則是為了保證飛行平穩性，使其在高精度飛行中提高可重復使用能力。因此大角度姿態快速機動與高精度穩定成為基于多執行機構飛行器的關鍵技術之一。

執行機構的選擇決定飛行器控制系統的機動能力，選擇不同的執行機構也對系統的機動性能起決定作用。針對上述復雜任務，單一的執行機構已無法滿足需求，多個執行機構聯合控制方式能夠發揮各個機構組合的長處，實現優勢互補，以最小代價實現控制目標。

因此，需要提供一種基于多執行機構的飛行器的姿態控制分配方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于多執行機構的飛行器的姿態控制分配方法，解決傳統姿態控制分配方法假設條件理想化的問題。

為達到上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種基于多執行機構的飛行器的姿態控制分配方法，該方法包括如下步驟：

S1、建立飛行器的姿態運動學方程；

S2、通過姿態轉換矩陣確定飛行器的姿態角；

S3、建立飛行器的姿態動力學方程；

S4、根據控制律計算飛行器的期望控制力矩；

S5、利用控制分配算法獲得當前時刻飛行器的各執行機構的狀態組合。

優選地，步驟S1中飛行器的姿態運動學方程為：

其中，q₀、q₁、q₂和q₃為當前時刻飛行器姿態的四元數；和為當前時刻飛行器姿態的四元數導數；w_x為飛行器繞X軸轉動角速度；w_y為飛行器繞Y軸轉動角速度；w_z為飛行器繞Z軸轉動角速度。

優選地，步驟S2中姿態轉換矩陣為：

優選地，步驟S3中飛行器的姿態動力學方程為：

其中，I_x為飛行器繞X軸轉動慣量；I_y為飛行器繞Y軸轉動慣量；I_z為飛行器繞Z軸轉動慣量；dw_x為飛行器繞X軸轉動角速度的導數；dw_y為飛行器繞Y軸轉動角速度的導數；dw_z為飛行器繞Z軸轉動角速度的導數；T_x為作用于飛行器上的所有外力對質心之力矩在X軸上的分量；T_y為作用于飛行器上的所有外力對質心之力矩在Y軸上的分量；T_z為作用于飛行器上的所有外力對質心之力矩在Z軸上的分量。