[發明專利]一種模型不確定飛艇航跡跟蹤有限時間控制方法有效

申請號：	201711281786.9	申請日：	2017-12-07
公開（公告）號：	CN107817818B	公開（公告）日：	2020-06-30
發明（設計）人：	楊躍能;閆野;李怡凡	申請（專利權）人：	中國人民解放軍國防科技大學
主分類號：	G05D1/10	分類號：	G05D1/10;G05D1/08
代理公司：	長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225	代理人：	邱軼
地址：	410073 湖***	國省代碼：	湖南;43
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種模型不確定飛艇航跡跟蹤有限時間控制方法
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【說明書】：

針對模型不確定條件下飛艇的航跡跟蹤問題，本發明提供一種模型不確定飛艇航跡跟蹤有限時間控制方法。該方法建立了飛艇空間運動的數學模型；以此模型為受控對象，設計有限時間控制律，考慮實際飛行過程中飛艇模型的不確定性，采用模糊邏輯系統在線逼近飛艇模型的不確定項，在此基礎上設計航跡跟蹤控制律。由該方法控制的飛艇能夠在有限時間內穩定跟蹤指令航跡，且具有良好的控制精度，為模型不確定飛艇航跡跟蹤控制的工程實現提供了有效方案,控制工程師可以按照該方案實現模型不確定飛艇的三維航跡跟蹤控制。

技術領域

本發明涉及一種飛艇控制方法，它為模型不確定飛艇三維航跡跟蹤提供一種控制方法，屬于自動控制技術領域。

背景技術

飛艇是一種依靠內充浮升氣體(氦氣)提供靜升力、可實現巡航機動和定點駐留的浮空器。相比于無人機，飛艇具有能耗低、留空時間長、可重復使用等優點，特別適合于作為承載平臺，通過搭載不同載荷執行對地觀測、偵察監視、環境監測、通信中繼等任務，具有重要的應用價值和廣闊的應用前景。

完成上述飛行任務，通常要求飛艇按照預定的航跡飛行，即要求高精度的航跡跟蹤。航跡跟蹤是指飛艇從任意給定的初始狀態出發，逐漸趨于并穩定跟蹤指令航跡。飛艇的空間運動具有非線性、通道耦合、不確定、易受外界擾動等特點，因此，航跡跟蹤控制成為飛艇應用的關鍵技術之一。工程技術人員針對飛艇的航跡跟蹤問題，提出了PID控制、反饋控制、滑模控制、反步控制等一系列控制方法，為飛艇航跡跟蹤控制提供了可供參考借鑒的技術方案。但是，上述控制律都是基于“飛艇模型精確已知”這一假設進行設計的，而實際飛行過程中，飛艇模型通常是未知的或不確定的。因此，須考慮模型不確定條件下飛艇的航跡跟蹤控制問題。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的是提供一種模型不確定飛艇航跡跟蹤有限時間控制方法。

本發明針對模型不確定條件下飛艇的航跡跟蹤問題，建立了其空間運動的數學模型；以此模型為受控對象，設計有限時間控制律，考慮實際飛行過程中飛艇模型的不確定性，采用模糊邏輯系統在線逼近飛艇模型的不確定項，在此基礎上設計航跡跟蹤控制律。由該方法控制的飛艇能夠在有限時間內穩定跟蹤指令航跡，且具有良好的控制精度，為模型不確定飛艇航跡跟蹤控制的工程實現提供了有效方案,控制工程師可以按照該方案實現模型不確定飛艇的三維航跡跟蹤控制。

本發明的技術方案是：

一種模型不確定飛艇航跡跟蹤有限時間控制方法，包括以下步驟：

步驟一：給定指令航跡：η_d＝[x_d,y_d,z_d,θ_d,ψ_d,φ_d]^T；

其中：所述的指令航跡為廣義坐標η_d＝[x_d,y_d,z_d,θ_d,ψ_d,φ_d]^T，x_d、y_d、z_d、θ_d、 ψ_d和φ_d分別為指令x坐標、指令y坐標、指令z坐標、指令俯仰角、指令偏航角和指令滾轉角，上標T表示向量或矩陣的轉置。