[發(fā)明專利]基于改進型混合多目標PSO的飛翼無人機冗余舵面控制方法

在審

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• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112464557A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭峰嬰;王峰;甄子洋;許夢園;熊博威;李涵;嵇鼎毅
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;B64F5/00;B64C13/00;G06F111/04;G06F111/06
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 熊玉瑋

1.基于改進型混合多目標PSO的飛翼無人機冗余舵面控制方法，其特征在于，考慮舵面偏轉(zhuǎn)非線性及交叉耦合非線性的影響設(shè)計非線性動態(tài)逆飛行控制律，根據(jù)非線性動態(tài)逆飛行控制律計算滾轉(zhuǎn)、俯仰和偏航三通道的控制力矩系數(shù)后構(gòu)建虛擬控制指令，根據(jù)虛擬控制指令跟蹤約束、能耗指標、平滑控制指標建立多目標函數(shù)，以各舵面操作變量構(gòu)成的控制信號為粒子，采用改進PSO算法求解滿足多目標優(yōu)化函數(shù)的虛擬控制指令跟蹤信號；

其中，所述改進PSO算法在各舵面操作變量取值約束范圍內(nèi)初始化個體最優(yōu)解集為初始種群，依據(jù)種群中各粒子計算Pareto最優(yōu)解集，在Pareto最優(yōu)解集中選取各目標函數(shù)值最小時的粒子，依據(jù)各目標函數(shù)期望精度計算所選粒子的選擇概率權(quán)重并依據(jù)選擇概率權(quán)重計算所選粒子為全局最優(yōu)解的概率，依據(jù)所選粒子為全局最優(yōu)解的概率從所選粒子中隨機選擇一個粒子作為全局最優(yōu)解，依據(jù)選擇的全局最優(yōu)解更新粒子及個體最優(yōu)解集。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于改進型混合多目標PSO的飛翼無人機冗余舵面控制方法，其特征在于，考慮舵面偏轉(zhuǎn)非線性及交叉耦合非線性的影響設(shè)計的非線性動態(tài)逆飛行控制律為：

其中，δ_l1、δ_l2、δ_l3為左側(cè)三個升降副翼，δ_l4為左側(cè)阻力方向舵，δ_r1、δ_r2、δ_r3為右側(cè)三個升降副翼，δ_r4為右側(cè)阻力方向舵，為左側(cè)三個升降副翼的滾轉(zhuǎn)控制力矩系數(shù)，為左側(cè)阻力方向舵的滾轉(zhuǎn)控制力矩系數(shù)，為右側(cè)三個升降副翼的滾轉(zhuǎn)控制力矩系數(shù)，為右側(cè)阻力方向舵的滾轉(zhuǎn)控制力矩系數(shù)，ΔC_l(δ_l3,δ_l4)為左側(cè)第三升降副翼與左側(cè)阻力方向舵耦合改變的滾轉(zhuǎn)控制力矩系數(shù)，ΔC_l(δ_r3,δ_r4)為右側(cè)第三升降副翼與右側(cè)阻力方向舵耦合改變的滾轉(zhuǎn)控制力矩系數(shù)，為左側(cè)三個升降副翼的俯仰控制力矩系數(shù)，為左側(cè)阻力方向舵的俯仰控制力矩系數(shù)，為右側(cè)三個升降副翼的俯仰控制力矩系數(shù)，為右側(cè)阻力方向舵的俯仰控制力矩系數(shù)，ΔC_m(δ_l3,δ_l4)為左側(cè)第三升降副翼與左側(cè)阻力方向舵耦合改變的俯仰控制力矩系數(shù)，ΔC_m(δ_r3,δ_r4)為右側(cè)第三升降副翼與右側(cè)阻力方向舵耦合改變的俯仰控制力矩系數(shù)，C_n(δ)為偏航通道各操縱舵面非線性擬合表達式，C_n(δ)＝p₁δ³+p₂δ²+p₃δ+p₄，δ＝δ_l1,δ_l2,δ_l3,δ_l4,δ_r1,δ_r2,δ_r3,δ_r4，p₁、p₂、p₃、p₄為非線性擬合表達式的三次項系數(shù)、二次項系數(shù)、一次項系數(shù)、常數(shù)項，ΔC_n(δ_l3,δ_l4)為左側(cè)第三升降副翼與左側(cè)阻力方向舵耦合改變的偏航控制力矩系數(shù)，ΔC_n(δ_r3,δ_r4)為右側(cè)第三升降副翼與右側(cè)阻力方向舵耦合改變的偏航控制力矩系數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于改進型混合多目標PSO的飛翼無人機冗余舵面控制方法，其特征在于，根據(jù)虛擬控制指令跟蹤約束建立的目標函數(shù)為：J₁為將虛擬指令跟蹤約束轉(zhuǎn)化為虛擬指令跟蹤誤差得到的跟蹤誤差優(yōu)化目標，v為根據(jù)非線性動態(tài)逆飛行控制律計算的滾轉(zhuǎn)、俯仰和偏航三通道控制力矩系數(shù)所構(gòu)建的虛擬控制指令，v_d為期望虛擬控制指令，C_lδd、C_mδd、C_nδd為滾轉(zhuǎn)控制力矩系數(shù)、俯仰控制力矩系數(shù)、偏航控制力矩系數(shù)的期望值，||·||₂表示矩陣的二范數(shù)。