[發明專利]一種水下高速航行體執行器抗飽和補償方法

有效

• 申請號: 201910503842.1
• 申請日: 2019-06-12
• 公開（公告）號: CN110244562B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 趙新華;王越;杜澤帥;葉秀芬
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種水下高速航行體執行器抗飽和補償方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：建立水下高速航行體縱向運動的動力學模型；

其中，z為質心的縱向位移；V為質心的橫向速度；w為質心的縱向速度；θ為航行體的俯仰角；q為俯仰角速度；A₀、B₀、C₀、D₀為參數矩陣，δ_f為尾舵的偏角，δ_c為空化器的偏角，F_plane為非線性滑行力；

步驟二：建立水下高速航行體的逆模型；

其中，u＝[u₁ u₂]^T＝[δ_f,δ_c]^T；h₁(x)＝z，h₂(x)＝θ，x為狀態變量，L_f為尾翼與坐標原點的距離，v＝[v₁ v₂]^T是輸入量，E(x)為解耦矩陣，按下式計算：

其中，C₁和C₂為通過航行體結構參數及作用力系數運算得到的參數，M為航行體的質量，I_yy為航行體相對于坐標原點的轉動慣量，L_c為空化器與坐標原點的距離；

步驟三：設計水下高速航行體執行器的抗飽和補償器，當水下高速航行體系統不存在執行器飽和現象時，采用一般的控制器，當系統出現執行器飽和時，啟動抗飽和補償器進行補償；

水下高速航行體執行器的抗飽和補償器為：

其中，x_aw為抗飽和補償器的狀態，A_p為未飽和模型的狀態矩陣，B_p為未飽和模型的輸入矩陣，D_c為控制器的輸出矩陣，ξ為抗飽和補償項，B_c為控制器的輸入矩陣，為系統具有飽和約束時，控制器的輸出，按下式計算：

其中，x_c為系統具有飽和約束時，控制器的狀態；C_c為控制器的狀態矩陣；

按下式計算：

其中，u_lim為執行器輸出的上界，-u_lim為執行器輸出的下界。