技术特征：
1.一种基于粒子自抗扰的稳定控制方法，其特征在于，包括：基于系留气球系统动力学模型和速度环控制模型，建立自抗扰控制器模型；所述速度环控制模型是对所述系留气球系统的控制系统各执行元件进行理论建模后确定的；采用粒子群搜索算法对所述自抗扰控制器模型的参数进行寻优，确定最优自抗扰控制器模型，以利用所述最优自抗扰控制器模型实施光电吊舱的稳定控制。2.根据权利要求1所述的基于粒子自抗扰的稳定控制方法，其特征在于，所述系留气球系统动力学模型是由系留气球的瞬态运动方程、锚泊点的边界条件、主节点边界条件、系留气球的稳态运动方程以及系缆的差分耦合动力学方程组成。3.根据权利要求2所述的基于粒子自抗扰的稳定控制方法，其特征在于，所述系留气球的瞬态运动方程的表达式为：；所述锚泊点的边界条件的表达式为：；所述主节点边界条件的表达式为：；设系缆的动力学方程的表达式为：；则所述系留气球的稳态运动方程的表达式为：；所述系缆的差分耦合动力学方程的表达式为：所述系缆的差分耦合动力学方程的表达式为：；其中，为质量矩阵，和为中间结果矩阵，为力矩阵；y为系缆状态矩阵：，为系缆的倾斜角，为系缆的方位角，、、分别为系缆的速度在cfs中的分量；为系缆的惯性力和气动力之和在系留气球的体轴系bfs中的投影；为系留气球的球体在所述bfs中的速度；为的求导；为转动的动力矩；为系缆在系缆当地坐标系cfs中的速度；为锚泊点所在的地面坐标系
efs与所述cfs之间的坐标转换矩阵；为锚泊点在所述efs中的速度；为第n个节点在所述cfs中的速度；为主节点b在所述bfs中的矢量；为主节点b在所述bfs中的速度；为光电吊舱转动轴的电机角速度；[p,q,r] 分别为系留气球在所述bfs中的转动角速度；分别为系留气球球体的偏航角，俯仰角和滚转角；、、、分别为i时刻，j位置对应的值；为系缆微段；为时间微段。4.根据权利要求1所述的基于粒子自抗扰的稳定控制方法，其特征在于，所述速度环控制模型包括光电吊舱转动轴的电机传递函数、速度陀螺的传递函数以及功率放大器的传递函数。5.根据权利要求4所述的基于粒子自抗扰的稳定控制方法，其特征在于，所述电机传递函数的表达式为：；所述速度陀螺的传递函数的表达式为：；所述功率放大器的传递函数的表达式为：；其中，、和为别为电机传递函数、速度陀螺的传递函数和功率放大器的传递函数；为电枢绕组电感；j为电机轴上的总转动惯量；为电机转矩系数，为电机的电动势系数；为电枢绕组电阻；是输出角速度的拉普拉斯变换，是输入量的拉普拉斯变换；为速度陀螺的比例环节；为功率放大器的比例放大环节。6.根据权利要求1所述的基于粒子自抗扰的稳定控制方法，其特征在于，所述自抗扰控制器模型的表达式为：；；
；；；；；其中，为光电吊舱控制系统的微分方程；td为跟踪微分器；eso为扩张状态观测器；nlsef为非线性状态误差反馈；为总扰动；是系统输入信号；y为输出信号；为外部总扰动；微分信号和微分信号是td将转变成的；、和，分别表示、和总扰动的估计量；为td中的参数；值是快速因子；是系统采样步长；是无量纲参数，为的整数倍；为eso中的参数；是与有关系数参数；是无意义系数，取的整数倍；控制量系数是时变函数，近似为常值；为nlsef中的参数；是阻尼因子，是快速因子，是控制量因子；fhan和fal分别为非线性函数的表达式；为被控对
象；为误差反馈控制量；、、和为无量纲中间参数；为误差反馈控制量。7.根据权利要求6所述的基于粒子自抗扰的稳定控制方法，其特征在于，所述自抗扰控制器模型的待寻优参数包括参数；所述采用粒子群搜索算法对所述自抗扰控制器模型的参数进行寻优，包括：步骤一：初始化粒子群；步骤二：基于适应度函数，计算所述粒子群中每个粒子的适应度值，每个粒子对应于所述待寻优参数的一种组合；步骤三：根据每个粒子的适应度值，更新个体极值和全局极值；步骤四：更新粒子的位置和速度；步骤五：判断是否满足停止条件，若是，输出最优参数组合；若不是，则返回至步骤二。8.一种基于粒子自抗扰的稳定控制装置，其特征在于，包括：第一处理单元，基于系留气球系统动力学模型和速度环控制模型，建立自抗扰控制器模型；所述速度环控制模型是对所述系留气球系统的控制系统各执行元件进行理论建模后确定的；第二处理单元，用于采用粒子群搜索算法对所述自抗扰控制器模型的参数进行寻优，确定最优自抗扰控制器模型，以利用所述最优自抗扰控制器模型实施光电吊舱的稳定控制。9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述基于粒子自抗扰的稳定控制方法步骤。10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述基于粒子自抗扰的稳定控制方法步骤。
技术总结
本发明提供一种基于粒子自抗扰的稳定控制方法及装置，包括：基于系留气球系统动力学模型和速度环控制模型，建立自抗扰控制器模型；速度环控制模型是对系留气球系统的控制系统各执行元件进行理论建模后确定的；采用粒子群搜索算法对自抗扰控制器模型的参数进行寻优，确定最优自抗扰控制器模型。本发明针对系留气球系统作为弱控制飞行器，受风场扰动大、状态稳定性较差，影响光电吊舱稳定成像的问题，利用粒子群搜索算法优化自抗扰控制器，可有效隔离光电吊舱的内外扰动，提高光电吊舱的成像稳定性，在系留气球等浮空器长时驻空、实施对地观测、监视监控等领域的应用方面具有重要意义。要意义。要意义。
技术研发人员：冯慧 马嘉程 王生 敖磊 张向强 乔涛
受保护的技术使用者：中国科学院空天信息创新研究院
技术研发日：2021.12.30
技术公布日：2022/1/28