专利名称：一种平流层飞艇航迹控制方法
技术领域：
本发明涉及一种航天航空领域的飞行控制方法，特别涉及一种平流层飞艇航迹控制方法，属于自动控制技术领域。
背景技术：
平流层飞艇是指一种以浮升气体(氦气)提供静升力，依靠控制系统和推进系统在平流层空域定点驻留和低速机动的飞行器，具有留空时间长、载荷量大、效费比高、隐身性能好、生存能力强等优点，可广泛应用于侦察监视、战区预警、通信中继、环境监测、应急救灾、科学探测等领域，具有重要的商业和军事应用价值，当前已成为航空领域的研究热点。平流层飞艇的总体布局、飞行机理以及工作模式显著不同于飞机、导弹等传统飞行器，提出了一系列飞行控制研究的新课题。其中，航迹控制是飞行控制研究的重难点问题，也是平流层飞艇研制和应用的关键技术之一。
从控制角度分析，平流层飞艇是一个复杂的被控对象，具有多变量、非线性、不确定等特点，且易受参数摄动和外界扰动的影响，因此，航迹控制成为其飞行控制系统设计的难点。已有研究成果对飞艇航迹控制系统的设计大都基于线性化动力学模型，未考虑非线性因素以及纵向和横侧向运动之间的耦合作用，仅在平衡点附近有效。对于飞行过程中的不确定性和外界干扰，已有文献中通常采用滑模控制方法来设计航迹控制系统，滑模控制对参数摄动及外界干扰具有强鲁棒性，但由于滑模控制律在不同控制逻辑之间来回切换导致抖振，从而影响控制系统性能。
发明内容
针对现有技术的不足，有必要提供一种能有效抑制抖振的平流层飞艇航迹控制方法。为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案一种平流层飞艇航迹控制方法，包括以下步骤步骤I给定飞艇的指令航迹nd = [xd, yd, ￥d]T其中xd、yd、Vd分别为指令X坐标、指令Y坐标和指令航向角，上标T表示向量或矩阵的转置；步骤2计算出所述指令航迹与飞艇实际航迹之间的误差量e，其具体计算方法为e=nd-n = [xd-x, yd-y, Ψ<ΓΨ]Τ,其中 η = [χ, y, Ψ]τ 为实际航迹，χ、y、Ψ 分别为实际航迹的X坐标、Y坐标和航向角；步骤3选取滑模面及趋近律设计滑模控制律，计算系统控制量τ ；步骤4以所述滑模面为模糊控制器的输入，以控制参数为所述模糊控制器的输出设计模糊控制器，通过模糊规则在线调整控制参数。更进一步，步骤3中所述滑模控制律的具体设计方法为
(a)建立飞艇航迹模型如下
权利要求
1.一种平流层飞艇航迹控制方法，其特征在于包括以下步骤 步骤I给定飞艇的指令航迹Hd :1U = [xd，yd，vd]T 其中xd、yd、Vd分别为指令X坐标、指令Y坐标和指令航向角，上标T表示向量或矩阵的转置； 步骤2计算出所述指令航迹与飞艇实际航迹之间的误差量e，其具体计算方法为e =nd- n = [xd-x, yd-y, Vd-V]T,其中η = [x, y, Ψ]τ为实际航迹，x、y、Ψ分别为实际航迹的X坐标、Y坐标和航向角； 步骤3选取滑模面s及趋近律设计滑模控制律，计算系统控制量τ ； 步骤4以所述滑模面s为模糊控制器的输入，以控制参数为所述模糊控制器的输出设计模糊控制器，通过模糊规则在线调整控制参数。
2.根据权利要求I所述的一种平流层飞艇航迹控制方法，其特征在于步骤3中所述滑模控制律的具体设计方法为 (a)建立飞艇航迹模型如下
3.根据权利要求I所述的一种平流层飞艇航迹控制方法，其特征在于所述模糊控制器的具体设计方法为(a)令模糊控制器的输入变量为滑模面S，输出变量为k，根据s的变化在线调整k的取值； (b)定义输入输出变量的模糊集合，描述输入变量和输出变量的模糊子集定义为{NB，NS, Z0, PS, PB}，其中，NB为负方向数值较大、NS为负方向数值较小、ZO为零、PS为正方向数值较小、PB为正方向数值较大； (c)设置模糊规则，具体的模糊规则为Rw:若Si为F/，则Ici为其中，RU)为模糊规则语句，F/为变量Si模糊集合的子集，Bj为第j条模糊规则的输出； (d)采用重心法去模糊化，输出满足如下条件 其中，μ (Bj)为Bj的隶属度函数，n为模糊规则条数，通过上述的模糊控制器能够实现在线调整控制参数k”
全文摘要
本发明揭示了一种平流层飞艇航迹控制方法，包括以下步骤步骤1给定飞艇指令航迹；步骤2计算出所述飞艇指令航迹与实际航迹之间的误差量e；步骤3选取滑模面s及趋近律设计滑模控制律，计算系统控制量τ；步骤4以所述滑模面s为模糊控制器的输入，以控制参数为所述模糊控制器的输出设计模糊控制器，通过模糊规则在线调整控制参数。该方法能够稳定跟踪指令航迹，且克服了滑模控制导致的抖振问题，具有良好的鲁棒性和动态性能，为平流层飞艇航迹控制系统设计提供了有效方案。
文档编号G05D1/10GK102759928SQ20121012837
公开日2012年10月31日 申请日期2012年4月28日 优先权日2012年4月28日
发明者吴杰, 杨跃能, 邹东升, 郑伟 申请人:中国人民解放军国防科学技术大学