[發明專利]翼傘系統避障航跡規劃方法和系統

有效

• 申請號: 202010585210.7
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111880555B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 陳奇;石春雪;鄭霞;李忠華;郭麗;楊錦會;朱祥;耿硯文;王大友;周進
• 申請（專利權）人: 淮陰工學院
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10;G05B13/04;G05B13/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 常虹

1.翼傘系統避障航跡規劃方法，其特征在于，包括：

S1、建立風固定坐標系下的翼傘降階質點模型：

其中(x,y,h)分別為翼傘系統在風固定坐標系中水平面x方向、y方向和垂直方向的位置分量，v_s為翼傘系統水平方向速度，v_z為垂直方向速度，ψ為航向角，為航向角速率，u為與翼傘非對稱下偏量對應的控制量；

建立翼傘飛行區域山峰障礙的模型：

其中h(x,y)為山峰障礙在水平面坐標(x,y)處的高度值；m為翼傘飛行區域山峰障礙的數量，h_i、(x_0i,y_0i)分別為第i個山峰障礙的峰頂高度和中心坐標，x_si和y_si分別為第i個山峰障礙沿x軸和y軸方向的坡度相關量；

S2、確定翼傘系統在空投初始時刻t₀的位置(x₀,y₀,h₀)和航向角ψ₀、翼傘系統在著陸時刻t_f的期望位置(x_f,y_f,h_f)和期望航向角ψ_f、翼傘操縱繩的最大下拉量u_max；

S3、建立翼傘系統航跡規劃的目標函數：J＝f₁J₁+f₂J₂+f₃J₃+f₄J₄；

其中J₁＝(x(t_f)-x_f)²+(y(t_f)-y_f)²，為著陸點水平位置誤差指標；J₂＝cos(ψ(t_f))+1，為著陸點航向誤差指標；為控制能耗指標；為安全避障指標；f₁、f₂、f₃和f₄為加權因子；x(t_f)、y(t_f)、ψ(t_f)分別為規劃航跡上翼傘在著陸時刻的水平面x方向、y方向的坐標和航向角；其中d_i(t)為t時刻翼傘距第i個山峰障礙表面的距離；R_safe為預設的翼傘距山峰障礙表面的安全間距；

S4、將翼傘飛行時段[t₀,t_f]劃分為n個相鄰區間，每個子區間內u(t)取常數值以控制翼傘系統，即：

其中：將u(t)表示為序列[σ_k]，k＝1,…,n；

S5、求解翼傘飛行時段每個區間的最優控制量σ_k，使目標函數值J取最小值，得到最優控制量序列

S6、根據最優控制量序列和翼傘的初始狀態和速度，推導出規劃的航跡path(t)＝(x(t),y(t),h(t))，t∈[t₀,t_f]；

其中：h(t)＝h₀+v_zt，

2.根據權利要求1所述的翼傘系統避障航跡規劃方法，其特征在于，翼傘飛行區域第i個山峰障礙沿x軸和y軸方向的坡度相同，x_si＝y_si，第i座山峰障礙在高度H處的半徑