[發(fā)明專利]基于自適應(yīng)調(diào)參的撲翼飛行器智能位置控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211375547.0
• 申請(qǐng)日: 2022-11-04
• 公開（公告）號(hào): CN115903458A
• 公開（公告）日: 2023-04-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王帆;白越;王東;高源覲;柏鎮(zhèn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)春長(zhǎng)光博翔無人機(jī)有限公司
• 主分類號(hào): G05B11/42
• 分類號(hào): G05B11/42
• 代理公司: 長(zhǎng)春中科長(zhǎng)光知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 22218
• 代理人: 郭婷

本發(fā)明提供一種基于自適應(yīng)調(diào)參的撲翼飛行器智能位置控制方法，包括以下步驟：S1、根據(jù)機(jī)載測(cè)量單元采集的撲翼飛行器的位置信息，獲得撲翼飛行器的實(shí)際位置。S2、計(jì)算位置誤差e和位置誤差一階導(dǎo)數(shù)并將其輸入至模糊控制器解算得到實(shí)際輸出數(shù)值；S3、將實(shí)際輸出數(shù)值輸入PID控制器并輸出計(jì)算結(jié)果u，根據(jù)計(jì)算結(jié)果u向期望位置進(jìn)行運(yùn)動(dòng)；S4、機(jī)載測(cè)量單元按預(yù)設(shè)頻率向模糊PID控制器發(fā)送實(shí)際位置信息，模糊PID控制器重復(fù)步驟S1?S3，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)撲翼飛行器的位置控制。本發(fā)明能夠?qū)崟r(shí)更新PID參數(shù)，具有更快的響應(yīng)速度。使撲翼飛行器具有更強(qiáng)的抗干擾能力和更強(qiáng)的魯棒性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及撲翼飛行器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于自適應(yīng)調(diào)參的撲翼飛行器智能位置控制方法。

背景技術(shù)

無人機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，讓多旋翼這種可以原地起飛降落、空中駐停的飛行器的技術(shù)日趨成熟，但同時(shí)也讓它的缺點(diǎn)顯露無疑，諸如，噪聲大、殺傷力大、危險(xiǎn)系數(shù)高等。所以越來越多的專家將眼光轉(zhuǎn)向進(jìn)了撲翼飛行器。

與傳統(tǒng)的固定翼飛行器和多旋翼飛行器相比，撲翼飛行器具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：能夠原地或小區(qū)域內(nèi)起飛，具有優(yōu)秀的飛行機(jī)動(dòng)能力、空中懸停能力，和較為低廉的飛行成本。撲翼飛行器將升降、懸停和推進(jìn)功能集于一身，依靠撲翼的飛行方式，能夠快速高效的改變飛行姿態(tài)具有極強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性和靈活性。

由于撲翼飛行器是一種非線性不定常的系統(tǒng)，使得它的控制系統(tǒng)非常復(fù)雜且難以實(shí)現(xiàn)。目前，大多數(shù)的控制方法都是將撲翼飛行器的動(dòng)力學(xué)模型線性化，再用線性控制器如PID控制進(jìn)行控制，但是這種線性化的方案也帶來很多弊端，比如：抗干擾性差、飛行模態(tài)難以切換等等。具有自適應(yīng)自整定PID參數(shù)的模糊PID控制方法在這種情況下更有優(yōu)勢(shì)，PID控制是實(shí)際生產(chǎn)生活中使用最多最成熟的控制方法，但是針對(duì)撲翼飛行器這種非線性時(shí)變系統(tǒng)，往往需要?jiǎng)討B(tài)調(diào)整PID參數(shù)，而模糊PID控制正好能夠滿足需求。并且，在模糊控制中，最重要的是模糊規(guī)則的制定，模糊規(guī)則通常是基于實(shí)際生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)即專家經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)定，而本公司長(zhǎng)期從事飛行器的設(shè)計(jì)生產(chǎn)，具有豐富的飛行經(jīng)驗(yàn)和大量飛行數(shù)據(jù)，完全能夠制定出切實(shí)可行的模糊規(guī)則。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述問題，本發(fā)明的目的是提出一種基于自適應(yīng)調(diào)參的撲翼飛行器智能位置控制方法，入模糊控制能夠有效對(duì)飛行器進(jìn)行控制，對(duì)于飛行過程中的外界干擾和各種突發(fā)情況，本發(fā)明通過工程總結(jié)的模糊規(guī)則及時(shí)處理信息，輸出合適的PID參數(shù)，使飛行器具有更強(qiáng)的抗干擾能力和更強(qiáng)的魯棒性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下具體技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種基于自適應(yīng)調(diào)參的撲翼飛行器智能位置控制方法，包括以下步驟：

預(yù)處理步驟S0、設(shè)定模糊PID控制器中的初始參數(shù)K_p0、K_i0、K_d0、w_e、

其中，

K_p0、K_i0、K_d0為撲翼飛行器中模糊PID控制器的初始比例積分微分參數(shù)；

w_e、分別為位置誤差e和位置誤差的一階導(dǎo)數(shù)的論域；

論域w_e、分別包括a_i(e)、a_i+1(e)、a_i+2(e)、a_i+3(e)…a_i+n(e)；等參數(shù)；

分別為K_p、K_i和K_d對(duì)應(yīng)的論域；

S1、根據(jù)機(jī)載測(cè)量單元采集的撲翼飛行器的位置信息，獲得撲翼飛行器的實(shí)際位置；

S2、計(jì)算撲翼飛行器的實(shí)際位置與期望位置之間的位置誤差e和位置誤差一階導(dǎo)數(shù)并將其輸入至模糊控制器解算得到實(shí)際輸出數(shù)值