本发明专利技术公开一种平流层飞艇轨迹跟踪控制方法、装置、系统及电子设备，涉及轨迹跟踪控制技术领域，所述方法包括：初始化初始触发时刻；获取当前触发时刻的状态量、饱和误差参数、辅助输出值和执行控制量；根据当前触发时刻的状态量、饱和误差参数、辅助输出值和执行控制量确定下一触发时刻；处于触发时刻时，控制飞艇飞行；任一触发时刻的控制过程包括：获取平流层飞艇的状态量、期望量和饱和误差参数；根据状态量计算模糊系统估计值；根据饱和误差参数计算辅助输出值；根据状态量、期望量、模糊系统估计值和辅助输出值，计算执行控制量，从而控制飞艇运动。本发明专利技术只在触发时刻进行计算和控制，降低了器件的工作频率，延长了飞艇驻空寿命。命。命。
【技术实现步骤摘要】
平流层飞艇轨迹跟踪控制方法、装置、系统及电子设备
[0001]本专利技术涉及轨迹跟踪控制
，特别是涉及一种平流层飞艇轨迹跟踪控制方法、装置、系统及电子设备。
技术介绍
[0002]无人飞行器的跟踪控制包括轨迹跟踪控制和路径跟踪控制两种，这两种跟踪控制是当今自主飞行控制研究的热点和难点。其中，轨迹跟踪问题要求被控对象收敛到一条光滑的期望时变轨迹上。
[0003]自触发机制与事件触发机制类似，指控制任务是否执行由事先给定的触发条件决定，而不是根据时间周期执行。两者不同之处在于，事件触发机制需要对系统状态进行连续的监控并持续判断触发条件能否被满足，因此控制系统中设计相关状态监测、条件运算判断的部分仍然需要根据时间周期的工作；而自触发机制可以根据当前时刻的状态直接计算出下一触发时刻，在到达下一触发时刻时，整个系统不进行任何测量、运算以及执行，避免了对状态的连续监控和对触发条件的连续计算，因此能够节省更多资源。
[0004]平流层飞行器作为一类长时驻空飞行器，如何延长其驻空寿命是近年来的研究热点。已有部分研究通过引入事件触发机制，来延长平流层飞艇的驻空寿命。在单艇的控制领域，有学者通过在传感器和控制器之间增加事件触发机制以降低传感器工作频率，但除传感器以外的系统其余部分仍然需要连续的计算与执行；在多艇协同控制领域，有学者引入事件触发机制以降低多艇之间的通讯带宽，但对于单个平流层飞艇成员来说，控制系统仍然在按照时间周期运行，这样仍需要对状态的连续监控和对触发条件连续计算，因此需要用到更多资源，延长驻空寿命的效果并不是很好。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是提供一种平流层飞艇轨迹跟踪控制方法、装置、系统及电子设备，降低了器件的工作频率，延长了平流层飞艇驻空寿命。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]一种平流层飞艇轨迹跟踪控制方法，包括：
[0008]初始化初始触发时刻；
[0009]获取平流层飞艇当前触发时刻的状态量、饱和误差参数、辅助输出值和执行控制量；所述状态量包括位置参数和姿态参数，所述位置参数包括三维坐标和速度，所述姿态参数包括姿态角和角速度，所述饱和误差参数包括位置控制饱和误差和姿态控制饱和误差，所述辅助输出值包括位置饱和消除值和姿态饱和消除值，所述执行控制量包括位置控制量和姿态控制量；
[0010]根据当前触发时刻的状态量、饱和误差参数、辅助输出值和执行控制量，确定下一触发时刻；
[0011]当处于触发时刻时，控制所述平流层飞艇飞行；
[0012]其中，对于任一触发时刻，控制所述平流层飞艇飞行的过程包括：
[0013]获取所述平流层飞艇的状态量、期望量和饱和误差参数；所述期望量包括期望轨迹和期望姿态；
[0014]根据所述状态量计算模糊系统估计值；所述模糊系统估计值包括：位置估计值和姿态估计值；
[0015]根据所述饱和误差参数计算辅助输出值；
[0016]根据所述状态量、所述期望量、所述模糊系统估计值和所述辅助输出值，计算执行控制量；
[0017]根据所述执行控制量控制所述平流层飞艇运动。
[0018]可选地，根据当前触发时刻的状态量、饱和误差参数、辅助输出值和执行控制量，确定下一触发时刻，包括：
[0019]根据当前触发时刻的状态量、饱和误差参数、辅助输出值和执行控制量计算下一触发时间间隔；
[0020]计算所述当前触发时刻和所述下一触发时间间隔，得到所述下一触发时刻。
[0021]可选地，根据当前触发时刻的状态量计算当前触发时刻的模糊系统估计值，包括：
[0022]利用模糊系统基函数，根据当前触发时刻的状态量和当前触发时刻的权重矩阵计算当前触发时刻的模糊系统估计值；其中，当前触发时刻的权重矩阵是根据上一触发时刻的权重矩阵、上一触发时刻的期望量和上一触发时刻的辅助输出值确定的。
[0023]可选地，根据当前触发时刻的状态量、期望量、模糊系统估计值和辅助输出值，计算当前触发时刻的执行控制量，包括：
[0024]根据当前触发时刻的状态量、期望量、模糊系统估计值、辅助输出值和权重矩阵，计算当前触发时刻的执行控制量；其中，当前触发时刻的权重矩阵是根据上一触发时刻的权重矩阵、上一触发时刻的期望量和上一触发时刻的辅助输出值确定的。
[0025]一种平流层飞艇轨迹跟踪控制装置，包括：传感器、自触发机制、模糊逻辑系统、辅助设计系统、滑模反步控制器和执行机构；
[0026]所述自触发机制、所述模糊逻辑系统和所述滑模反步控制器均与所述传感器连接，所述辅助设计系统与所述执行机构连接，所述滑模反步控制器分别与所述模糊逻辑系统和所述辅助设计系统连接，所述自触发机制分别与所述辅助设计系统和所述滑模反步控制器连接，所述执行机构与平流层飞艇的本体连接；
[0027]所述自触发机制用于根据当前触发时刻的状态量、饱和误差参数、辅助输出值和执行控制量，确定下一触发时刻；所述状态量包括位置参数和姿态参数，所述位置参数包括三维坐标和速度，所述姿态参数包括姿态角和角速度，所述饱和误差参数包括位置控制饱和误差和姿态控制饱和误差，所述辅助输出值包括位置饱和消除值和姿态饱和消除值，所述执行控制量包括位置控制量和姿态控制量；
[0028]其中，在任一触发时刻：
[0029]所述传感器用于获取平流平流层飞艇的状态量；
[0030]所述模糊逻辑系统用于根据所述状态量计算模糊系统估计值；所述模糊系统估计值包括：位置估计值和姿态估计值；
[0031]所述辅助设计系统用于根据所述执行机构传递的饱和误差参数计算辅助输出值；
[0032]所述滑模反步控制器用于根据所述状态量、期望量、所述模糊系统估计值和所述辅助输出值，计算执行控制量；
[0033]所述执行机构用于根据所述执行控制量控制所述平流层飞艇的本体运动。
[0034]一种平流层飞艇轨迹跟踪控制系统，包括：
[0035]初始化模块，用于初始化初始触发时刻；
[0036]当前触发时刻参量获取模块，用于获取平流层飞艇当前触发时刻的状态量、饱和误差参数、辅助输出值和执行控制量；所述状态量包括位置参数和姿态参数，所述位置参数包括三维坐标和速度，所述姿态参数包括姿态角和角速度，所述饱和误差参数包括位置控制饱和误差和姿态控制饱和误差，所述辅助输出值包括位置饱和消除值和姿态饱和消除值，所述执行控制量包括位置控制量和姿态控制量；
[0037]下一触发时刻确定模块，用于根据当前触发时刻的状态量、饱和误差参数、辅助输出值和执行控制量，确定下一触发时刻；
[0038]控制模块，用于当处于触发时刻时，控制所述平流层飞艇飞行；
[0039]其中，对于任一触发时刻，控制所述平流层飞艇飞行的过程包括：
[0040]获取所述平流层飞艇的状态量、期望量和饱和误差参数；所述期望量包括期望轨迹和期望姿态；
[0041]根据所述状态量计算模糊系本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种平流层飞艇轨迹跟踪控制方法，其特征在于，所述方法包括：初始化初始触发时刻；获取平流层飞艇当前触发时刻的状态量、饱和误差参数、辅助输出值和执行控制量；所述状态量包括位置参数和姿态参数，所述位置参数包括三维坐标和速度，所述姿态参数包括姿态角和角速度，所述饱和误差参数包括位置控制饱和误差和姿态控制饱和误差，所述辅助输出值包括位置饱和消除值和姿态饱和消除值，所述执行控制量包括位置控制量和姿态控制量；根据当前触发时刻的状态量、饱和误差参数、辅助输出值和执行控制量，确定下一触发时刻；当处于触发时刻时，控制所述平流层飞艇飞行；其中，对于任一触发时刻，控制所述平流层飞艇飞行的过程包括：获取所述平流层飞艇的状态量、期望量和饱和误差参数；所述期望量包括期望轨迹和期望姿态；根据所述状态量计算模糊系统估计值；所述模糊系统估计值包括：位置估计值和姿态估计值；根据所述饱和误差参数计算辅助输出值；根据所述状态量、所述期望量、所述模糊系统估计值和所述辅助输出值，计算执行控制量；根据所述执行控制量控制所述平流层飞艇运动。2.根据权利要求1所述的平流层飞艇轨迹跟踪控制方法，其特征在于，根据当前触发时刻的状态量、饱和误差参数、辅助输出值和执行控制量，确定下一触发时刻，包括：根据当前触发时刻的状态量、饱和误差参数、辅助输出值和执行控制量计算下一触发时间间隔；计算所述当前触发时刻和所述下一触发时间间隔，得到所述下一触发时刻。3.根据权利要求1所述的平流层飞艇轨迹跟踪控制方法，其特征在于，根据当前触发时刻的状态量计算当前触发时刻的模糊系统估计值，包括：利用模糊系统基函数，根据当前触发时刻的状态量和当前触发时刻的权重矩阵计算当前触发时刻的模糊系统估计值；其中，当前触发时刻的权重矩阵是根据上一触发时刻的权重矩阵、上一触发时刻的期望量和上一触发时刻的辅助输出值确定的。4.根据权利要求1所述的平流层飞艇轨迹跟踪控制方法，其特征在于，根据当前触发时刻的状态量、期望量、模糊系统估计值和辅助输出值，计算当前触发时刻的执行控制量，包括：根据当前触发时刻的状态量、期望量、模糊系统估计值、辅助输出值和权重矩阵，计算当前触发时刻的执行控制量；其中，当前触发时刻的权重矩阵是根据上一触发时刻的权重矩阵、上一触发时刻的期望量和上一触发时刻的辅助输出值确定的。5.一种平流层飞艇轨迹跟踪控制装置，其特征在于，所述装置包括：传感器、自触发机制、模糊逻辑系统、辅助设计系统、滑模反步控制器和执行机构；所述自触发机制、所述模糊逻辑系统和所述滑模反步控制器均与所述传感器连接，所述辅助设计系统与所述执行机构连接，所述滑模...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈天，罗鑫庭，祝明，孙康文，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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