[发明专利]一种基于陆空车辆跳飞的控制方法和系统在审
申请号: | 201811199814.7 | 申请日: | 2018-10-16 |
公开(公告)号: | CN109263864A | 公开(公告)日: | 2019-01-25 |
发明(设计)人: | 马越;项昌乐;黄彬;林露 | 申请(专利权)人: | 北京理工大学 |
主分类号: | B64C17/00 | 分类号: | B64C17/00;G06N3/12 |
代理公司: | 北京高沃律师事务所 11569 | 代理人: | 张海青 |
地址: | 100000 *** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 操纵变量 陆空 优化 归一化处理 状态操纵 模型获得 向量计算 遗传算法 重新确定 向量 返回 输出 | ||
1.一种基于陆空车辆跳飞的控制方法,其特征在于,所述控制方法包括:
S1:获取跳飞过程纵向运动操作的初始操纵变量;所述初始操纵变量包括:初始的旋翼总距、初始的桨盘横向倾角、初始的螺旋桨转速;
S2:建立陆空车辆跳飞模型;
S3:基于遗传算法,根据所述初始操纵变量确定优化操纵变量;所述优化操纵变量包括:优化的旋翼总距、优化的桨盘横向倾角、优化的螺旋桨转速;
S4:对所述优化操纵变量进行归一化处理,获得归一化处理数据;
S5:将所述归一化处理数据输入所述陆空车辆跳飞模型,输出跳飞结束时陆空车辆的操纵向量;
S6:根据所述跳飞结束时陆空车辆的操纵向量计算误差最小值;
S7:判断所述误差最小值是否在设定范围内;
S8:如果所述误差最小值不在所述设定范围内,则将所述优化操纵变量作为初始操纵变量,并返回步骤S3;
S9:如果所述误差最小值在所述设定范围内,则根据输出所述优化操纵变量,以使根据所述优化操纵变量控制陆空车辆跳飞。
2.根据权利要求1所述的控制方法,其特征在于,所述建立陆空车辆跳飞模型,包括:
建立所述陆空车辆跳飞模型的目标函数;
建立所述陆空车辆跳飞模型的约束条件。
3.根据权利要求2所述的控制方法,其特征在于,所述建立所述陆空车辆跳飞模型的目标函数,具体公式为:
其中,为时间求导函数,x(t0)为跳飞开始时的状态,x(t)为系统状态量,所述系统状态量包括:优化的陆空车辆的姿态角、优化的线速度和优化的角速度,u(t)为系统输入量,所述系统输入量为:优化的旋翼总距、优化的桨盘纵向倾角、优化的桨盘横向倾角、优化的垂尾偏转角、优化的螺旋桨转速,f(x(t),u(t))为状态方程。
4.根据权利要求2所述的控制方法,其特征在于,所述建立所述陆空车辆跳飞模型的约束条件,具体公式为:
其中,δcol为优化的旋翼总距,优化的桨盘横向倾角,Ωpr为优化的螺旋桨转速,Pi为3.14159,Xe为陆空车辆跳飞过程中前进的位移,H为陆空车辆跳飞过程离地的高度,R为陆空车辆旋翼的半径。
5.根据权利要求1所述的控制方法,其特征在于,所述根据所述跳飞结束时陆空车辆的操纵向量计算误差最小值,具体公式为:
minJ=eT(tf)*Q*e(tf);
其中,J为误差值,Q为加权矩阵,e(tf)为跳飞结束时陆空车辆的操纵变量x(tf)与低速前飞时陆空车辆的操纵向量xoptrim的偏差,即e(tf)=x(tf)-xoptrim,eT(tf)为e(tf)的转置矩阵。
6.根据权利要求1所述的控制方法,其特征在于,所述基于遗传算法,根据所述初始操纵变量确定优化操纵变量,具体公式为:
其中,δcol为优化的旋翼总距,δf为优化的桨盘横向倾角,Ωpr为优化的螺旋桨转速,δcol_initial为初始的旋翼总距,δf_initial为初始的桨盘横向倾角,Ωpr_initial为初始的螺旋桨转速,δcol_optrim为低速前飞时的旋翼总距,Ωpr_optrim为低速前飞时的螺旋桨转速,δf_optrim为低速前飞时的桨盘横向倾角,Ωinitial为初始的旋翼转速,Ωoptrim为低速前飞时的旋翼转速,Ω为当前时刻旋翼转速。
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