[發明專利]用于執行交通工具的基于觀察器的控制的方法和裝置

有效

• 申請號: 201810173221.7
• 申請日: 2018-03-02
• 公開（公告）號: CN108628163B
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發明（設計）人: E·拉夫烈茨基;K·A·懷斯
• 申請（專利權）人: 波音公司
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐東升;趙蓉民

本申請公開了執行交通工具的基于觀察器的控制的方法、裝置和制品。一種示例裝置包括誤差模塊，其用于計算交通工具的第一狀態與交通工具的第二狀態之間的差異，第二狀態基于來自傳感器的測量結果；觀察器模塊，其用于基于該差異確定交通工具的第三狀態；基線控制模塊，其用于基于第三狀態生成第一命令；以及交通工具模塊，其用于執行第一命令以控制交通工具。

技術領域

本公開總體涉及交通工具，并且更具體地，涉及執行交通工具的基于觀察器的控制的方法和裝置。

背景技術

近年來，隨著更新且更強大的控制器的激增，交通工具控制系統，如同用于飛行器、汽車和海上交通工具中的那些，已經逐漸變得更加復雜。交通工具控制系統包括能夠實現更大數量的用于計算和/或控制交通工具的不同方面的復雜算法的一個或多個控制器?？刂葡到y繼續結合先進控制理論的應用，由于SW/HW局限性，實現這些應用先前是不可行的。此外，繼續修改控制理論的應用，用于適應更新的處理器架構。

交通工具控制系統包括基于是否已知交通工具的狀態的控制理論的實現方式。在一些示例中，交通工具的狀態是已知的(被測量)，這使交通工具控制系統能夠基于交通工具的已知狀態生成控制命令。然而，在一些實例中，交通工具的狀態是部分已知的或完全未知的。在這種情況下，僅來自交通工具傳感器(諸如，IMU和速率陀螺儀)的輸出測量結果可用于綜合控制策略。交通工具的未知狀態向交通工具控制系統呈現出另外的挑戰，例如，基于交通工具的狀態的估計生成控制命令。交通工具的狀態的估計需要另外的處理能力來基于先進控制理論技術執行復雜算法計算。依賴于基于一套傳感器的交通工具狀態的估計的算法被稱為“基于觀察器的控制”。

發明內容

本文所公開的示例裝置包括計算交通工具的第一狀態與交通工具的第二狀態之間的差異的誤差模塊，第二狀態基于來自于傳感器的測量結果；基于該差異確定交通工具的第三狀態的觀察器模塊；基于第三狀態生成第一命令的基線控制模塊；以及執行第一命令以控制交通工具的交通工具模塊。

本文所公開的示例方法包括計算交通工具的第一狀態與交通工具的第二狀態之間的差異，第二狀態基于來自于傳感器的測量結果；基于該差異確定交通工具的第三狀態；基于第三狀態生成第一命令；以及執行第一命令以控制交通工具。

示例有形計算機可讀存儲介質包括指令，該指令在被執行時使得機器至少計算交通工具的第一狀態與交通工具的第二狀態之間的差異，第二狀態基于來自于傳感器的測量結果；基于該差異確定交通工具的第三狀態；基于第三狀態生成第一命令；以及執行第一命令以控制交通工具。

本發明的實施例涉及如下裝置，該裝置包括計算交通工具的第一狀態與交通工具的第二狀態之間的差異的誤差模塊，第二狀態基于來自于傳感器的測量結果；基于該差異確定交通工具的第三狀態的觀察器模塊；基于第三狀態生成第一命令的基線控制模塊；以及執行第一命令以控制交通工具的交通工具模塊。觀察器模塊可以基于交通工具模塊執行引導命令估計第一狀態。觀察器模塊可以通過對輸入矩陣執行方化修改以確定偽輸入矩陣來估計第一狀態，其中偽輸入矩陣包括輸入的數量等于輸出矩陣中的輸出的數量。觀察器模塊可以通過基于偽輸入矩陣計算復平面的左半開平面中的一個或多個傳輸零點來估計第一狀態。為了增強操作，可以基于觀察器誤差反饋增益確定第三狀態。該裝置還可以包括生成控制律以基于第三狀態計算自適應控制命令的自適應控制模塊。