[發明專利]一種基于纜繩操縱吊艙的囊體姿態控制回路和方法有效
| 申請號： | 202110055818.3 | 申請日： | 2021-01-15 |
| 公開（公告）號： | CN112925336B | 公開（公告）日： | 2022-11-22 |
| 發明（設計）人： | 鄭勇斌;張慶兵;曹廷旭;王曉東;王蒙一;范伯鈞 | 申請（專利權）人： | 北京電子工程總體研究所 |
| 主分類號： | G05D1/08 | 分類號： | G05D1/08 |
| 代理公司： | 北京正理專利代理有限公司 11257 | 代理人： | 張麗 |
| 地址： | 100854*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 基于 纜繩 操縱 姿態 控制 回路 方法 | ||
1.一種基于纜繩操縱吊艙的囊體姿態控制回路，其特征在于，包括：指令發生器、控制器、校正器、纜繩操縱機構、囊體和吊艙、速率陀螺和位置陀螺；其中，
所述指令發生器用于生成姿態角指令；
所述位置陀螺用于測量并輸出囊體的姿態角信號；
所述速率陀螺用于測量并輸出囊體的角速度信號；
所述控制器用于將所述姿態角指令和所述姿態角信號進行比較，得到偏差信號，對所述偏差信號進行飽和限幅，輸出所述角速度信號與微分控制參數KD的乘積、比例控制參數KP與所述偏差信號飽和限幅后的信號乘積，發送給校正器；
所述校正器用于輸出纜繩操縱長度指令給纜繩操縱機構；所述纜繩操縱機構確定纜繩操縱長度至吊艙移動距離映射，并據此控制纜繩長度變化改變吊艙相對囊體移動距離，實現對囊體的姿態控制。
2.根據權利要求1所述的回路，其特征在于，所述纜繩操縱機構的傳遞函數為
式中，Ks為纜繩操縱長度至吊艙移動距離映射系數，由所述囊體和吊艙纜繩吊點位置確定；Ts是時間常數；ξs是阻尼系數。
3.根據權利要求1所述的回路，其特征在于，囊體和吊艙的俯仰角傳遞函數為
式中，a1是氣動阻尼力矩系數，a2是氣動力矩系數，a3是吊艙通過繩索產生控制力矩系數，a4是氣動力引起的彈道傾角變化，a6是重力、浮力引起的彈道傾角變化。
4.根據權利要求1所述的回路，其特征在于，所述控制器飽對偏差信號進行飽和限幅后的輸出表示為
式中，Δ1為偏差信號，σ1為飽和限幅參數。
5.根據權利要求1所述的回路，其特征在于，所述校正器的傳遞函數為
式中，T1、T2、T3是校正器的時間常數，ξ3是校正器的阻尼系數。
6.一種基于纜繩操縱吊艙的囊體姿態控制方法，其特征在于，包括：
指令發生器生成姿態角指令；
位置陀螺測量并輸出囊體的姿態角信號；
速率陀螺測量并輸出囊體的角速度信號；
控制器用于將所述姿態角指令和所述姿態角信號進行比較，得到偏差信號，對所述偏差信號進行飽和限幅，輸出所述角速度信號與微分控制參數KD的乘積、比例控制參數KP與所述偏差信號飽和限幅后的信號乘積，發送給校正器；
校正器輸出纜繩操縱長度指令給纜繩操縱機構；
纜繩操縱機構確定纜繩操縱長度至吊艙移動距離映射，并據此控制纜繩長度變化改變吊艙相對囊體移動距離，實現對囊體的姿態控制。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述纜繩操縱機構的傳遞函數為
式中，Ks為纜繩操縱長度至吊艙移動距離映射系數，由所述囊體和吊艙纜繩吊點位置確定；Ts是時間常數；ξs是阻尼系數。
8.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，囊體和吊艙的俯仰角傳遞函數為
式中，a1是氣動阻尼力矩系數，a2是氣動力矩系數，a3是吊艙通過繩索產生控制力矩系數，a4是氣動力引起的彈道傾角變化，a6是重力、浮力引起的彈道傾角變化。
9.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述控制器飽對偏差信號進行飽和限幅后的輸出表示為
式中，Δ1為偏差信號，σ1為飽和限幅參數。
10.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述校正器的傳遞函數為
式中，T1、T2、T3是校正器的時間常數，ξ3是校正器的阻尼系數。
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