[发明专利]一种基于矢量场制导的平流层卫星平面路径跟踪控制方法

摘要

一种基于矢量场制导的平流层卫星平面路径跟踪控制方法，步骤如下1.给定期望跟踪值给定期望平面路径；给定期望速度；计算该期望速度下受到的阻力合力Ff；2.导航计算计算消除期望位置与实际位置之间的误差所需的期望偏航角ψd；3.路径跟踪偏航角误差计算计算期望偏航角与实际偏航角之间的误差4.滑模控制器计算计算消除期望偏航角与实际偏航角之间误差所需的控制量u。5.各执行部件控制信号计算计算实现滑模控制量u所需的执行部件控制量T,γ。控制流程见附图。

主权项

一种基于矢量场制导的平流层卫星平面路径跟踪控制方法，其特征在于：所述基于矢量场制导的平流层卫星平面路径跟踪控制方法包括如下步骤：步骤一给定期望跟踪值：给定期望平面路径；给定期望速度；计算该期望速度下受到的阻力合力Ff；所述的给定期望平面路径分为直线和圆弧两种，直线路径由直线与北向夹角ξ确定，记作pl(ξ)；圆路径由圆心位置与半径确定记作po(cx,cy,r)；所述的给定期望速度为υc＝[uc,vc,wc]T＝[C,0,0]T，C＞0为常数，uc,vc,wc为期望速度沿艇体坐标系的分解量；步骤二导航计算：计算消除期望位置与实际位置之间的误差所需的期望偏航角ψd；所述的计算消除期望位置与实际位置之间的误差所需的期望偏航角ψd的方法如下：直线：其中ψ∞为设定的初始偏航角，y为机体与直线路径之间的位置误差，由规划路径起始点坐标PA＝[xA yA]T机体位置坐标Po＝[xo yo]T与直线路径由直线与北向夹角ξ求得；ψ为平流层卫星偏航角，由机体轴与北向夹角ζ与直线位置角ξ求得，即ψ＝ζ‑ξ，k＞0为决定矢量场中矢量方向转换速度的参数；圆弧：其中θ为机体位置与期望路径圆心连线与北向夹角，由机体位置Po＝[xo yo]与期望路径圆心位置Pc＝[xc yc]求得，d为机体位置与期望位置之间的距离，k＞0为决定矢量场中矢量方向转换速度的参数；步骤三路径跟踪偏航角误差计算：计算期望偏航角与实际偏航角之间的误差所述的路径跟踪偏航角误差的计算方法如下：直线：圆弧：步骤四滑模控制器计算：计算消除期望偏航角与实际偏航角之间误差所需的控制量u；所述的消除期望偏航角与实际偏航角之间的误差所需的控制量u的计算方法如下：直线：其中ε＞0其中，β1=ψ∞2π(k3yVg2sin2(ψ)(1+(ky)2)2+kVgψ·cosψ1+(ky)2)+aψ~·,k>0,a<0;]]>β1(x)=k3|y|Vg2ψ2+β0,β0>0]]>圆弧：其中ε＞0其中，β2=tan(ψ-θ)-Vgψ·cos(ψ-θ)d+2k2Vg2d~cos2(ψ-θ)(1+(kd~)2)2+kVgψ·sin(ψ-θ)1+(kd~)2+bψ~·,k>0,b>0;]]>β0(x)=Vg(2d+1)2d2+β0,β0>0]]>上述各式中ε为可调节正数，定义了围绕滑动面边界区的宽度；步骤五各执行部件控制信号计算：计算实现滑模控制量u所需的执行部件控制量T，γ。