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    基于自適應調參的撲翼飛行器智能位置控制方法技術

    技術編號:37156121 閱讀:34 留言:0更新日期:2023-04-06 22:17
    本發明專利技術提供一種基于自適應調參的撲翼飛行器智能位置控制方法,包括以下步驟:S1、根據機載測量單元采集的撲翼飛行器的位置信息,獲得撲翼飛行器的實際位置。S2、計算位置誤差e和位置誤差一階導數并將其輸入至模糊控制器解算得到實際輸出數值;S3、將實際輸出數值輸入PID控制器并輸出計算結果u,根據計算結果u向期望位置進行運動;S4、機載測量單元按預設頻率向模糊PID控制器發送實際位置信息,模糊PID控制器重復步驟S1

    【技術實現步驟摘要】
    基于自適應調參的撲翼飛行器智能位置控制方法


    [0001]本專利技術涉及撲翼飛行器
    ,特別涉及一種基于自適應調參的撲翼飛行器智能位置控制方法。

    技術介紹

    [0002]無人機技術的高速發展,讓多旋翼這種可以原地起飛降落、空中駐停的飛行器的技術日趨成熟,但同時也讓它的缺點顯露無疑,諸如,噪聲大、殺傷力大、危險系數高等。所以越來越多的專家將眼光轉向進了撲翼飛行器。
    [0003]與傳統的固定翼飛行器和多旋翼飛行器相比,撲翼飛行器具有獨特的優點:能夠原地或小區域內起飛,具有優秀的飛行機動能力、空中懸停能力,和較為低廉的飛行成本。撲翼飛行器將升降、懸停和推進功能集于一身,依靠撲翼的飛行方式,能夠快速高效的改變飛行姿態具有極強的機動性和靈活性。
    [0004]由于撲翼飛行器是一種非線性不定常的系統,使得它的控制系統非常復雜且難以實現。目前,大多數的控制方法都是將撲翼飛行器的動力學模型線性化,再用線性控制器如PID控制進行控制,但是這種線性化的方案也帶來很多弊端,比如:抗干擾性差、飛行模態難以切換等等。具有自適應自整定PID參數的模糊PID控制方法在這種情況下更有優勢,PID控制是實際生產生活中使用最多最成熟的控制方法,但是針對撲翼飛行器這種非線性時變系統,往往需要動態調整PID參數,而模糊PID控制正好能夠滿足需求。并且,在模糊控制中,最重要的是模糊規則的制定,模糊規則通常是基于實際生產的經驗即專家經驗進行設定,而本公司長期從事飛行器的設計生產,具有豐富的飛行經驗和大量飛行數據,完全能夠制定出切實可行的模糊規則。

    技術實現思路

    [0005]鑒于上述問題,本專利技術的目的是提出一種基于自適應調參的撲翼飛行器智能位置控制方法,入模糊控制能夠有效對飛行器進行控制,對于飛行過程中的外界干擾和各種突發情況,本專利技術通過工程總結的模糊規則及時處理信息,輸出合適的PID參數,使飛行器具有更強的抗干擾能力和更強的魯棒性。
    [0006]為實現上述目的,本專利技術采用以下具體技術方案:
    [0007]本專利技術提供一種基于自適應調參的撲翼飛行器智能位置控制方法,包括以下步驟:
    [0008]預處理步驟S0、設定模糊PID控制器中的初始參數K
    p
    0、K
    i
    0、K
    d
    0、w
    e

    [0009]其中,
    [0010]K
    p
    0、K
    i
    0、K
    d
    0為撲翼飛行器中模糊PID控制器的初始比例積分微分參數;
    [0011]w
    e
    、分別為位置誤差e和位置誤差的一階導數的論域;
    [0012]論域w
    e
    、分別包括a
    i(e)
    、a
    i+1(e)
    、a
    i+2(e)
    、a
    i+3(e)

    a
    i+n(e)
    ;等參數;
    [0013]分別為K
    p
    、K
    i
    和K
    d
    對應的論域;
    [0014]S1、根據機載測量單元采集的撲翼飛行器的位置信息,獲得撲翼飛行器的實際位置;
    [0015]S2、計算撲翼飛行器的實際位置與期望位置之間的位置誤差e和位置誤差一階導數并將其輸入至模糊控制器解算得到實際輸出數值
    [0016]S3、將實際輸出數值輸入PID控制器并輸出計算結果u,撲翼飛行器根據計算結果u向期望位置進行運動;
    [0017]S4、在撲翼飛行器向期望位置運動過程中,機載測量單元按預設頻率向模糊PID控制器發送實際位置信息,模糊PID控制器重復步驟S1
    ?
    S3,最終實現對撲翼飛行器的位置控制。
    [0018]優選地,步驟S2包括以下子步驟:
    [0019]預處理步驟S20、將初始參數K
    p
    0、K
    i
    0、K
    d
    0輸入至PID控制器中獲得初始控制量;
    [0020]撲翼飛行器獲得初始控制量后進行執行,并獲得撲翼飛行器的實際位置信息,與期望位置作差后得到位置誤差e和誤差一階導數
    [0021]S21、模糊化處理:根據位置誤差e和位置誤差一階導數計算得到梯形隸屬度函數值u
    e

    [0022][0023]其中,
    [0024]a
    i(e)
    為隸屬函數u
    e
    第i個梯形隸屬區間的下上限;
    [0025]a
    i+1(e)
    為隸屬函數u
    e
    第i個梯形隸屬區間的上上限;
    [0026]a
    i+2(e)
    為隸屬函數u
    e
    第i個隸屬區間的上下限;
    [0027]a
    i+3(e)
    為隸屬函數u
    e
    第i個隸屬區間的下下限;
    [0028][0029]其中,
    [0030]為隸屬函數第i個梯形隸屬區間的下上限;
    [0031]為隸屬函數第i個梯形隸屬區間的上上限;
    [0032]為隸屬函數第i個隸屬區間的上下限;
    [0033]為隸屬函數第i個隸屬區間的下下限;
    [0034]S22、進行模糊推理:根據K
    p
    、K
    i
    和K
    d
    的模糊規則表計算K
    p
    、K
    i
    和K
    d
    的隸屬度
    [0035]S23、進行解模糊處理:根據K
    p
    、K
    i
    和K
    d
    的隸屬度通過重心法進行解模糊處理得到K
    p
    、K
    i
    和K
    d
    三個參數的實際輸出數值。
    [0036]優選地,重心法的計算公式為:
    [0037][0038][0039][0040]其中,
    [0041]分別為解模糊化后K
    p
    、K
    i
    和K
    d
    三個參數的實際輸出數值;
    [0042]z
    pi
    ,z
    ii
    ,z
    di
    分別為K
    p
    、K
    i
    和K
    d
    對應各自論域內的取值;
    [0043]分別為K
    p
    、K
    i
    和K
    d
    對應各自論域內的隸屬度值。
    [0044]優選地,K
    p
    的論域為[
    ?
    0.3,0.3];
    [0045]K
    i
    的論域為[
    ?
    0.06,0.06];
    [0046]K
    d
    的論域為[
    ?
    3,3]。
    [0047]優選地,PID控制器的解算公式為:
    [0048][0049]其中,
    [0050]n表示第n次測量;
    本文檔來自技高網
    ...

    【技術保護點】

    【技術特征摘要】
    1.一種基于自適應調參的撲翼飛行器智能位置控制方法,其特征在于,包括以下步驟:預處理步驟S0、設定模糊PID控制器中的初始參數K
    p
    0、K
    i
    0、K
    d
    0、w
    e
    、其中,K
    p
    0、K
    i
    0、K
    d
    0為所述撲翼飛行器中模糊PID控制器的初始比例積分微分參數;w
    e
    、分別為位置誤差e和位置誤差的一階導數的論域;論域w
    e
    、分別包括a
    i(e)
    、a
    i+1(e)
    、a
    i+2(e)
    、a
    i+3(e)

    a
    i+n(e)
    ;等參數;分別為K
    p
    、K
    i
    和K
    d
    對應的論域;S1、根據機載測量單元采集的撲翼飛行器的位置信息,獲得撲翼飛行器的實際位置;S2、計算所述撲翼飛行器的實際位置與期望位置之間的位置誤差e和位置誤差一階導數并將其輸入至模糊控制器解算得到實際輸出數值S3、將所述實際輸出數值輸入PID控制器并輸出計算結果u,所述撲翼飛行器根據所述計算結果u向所述期望位置進行運動;S4、在所述撲翼飛行器向期望位置運動過程中,所述機載測量單元按預設頻率向所述模糊PID控制器發送實際位置信息,所述模糊PID控制器重復步驟S1
    ?
    S3,最終實現對所述撲翼飛行器的位置控制。2.根據權利要求1所述的基于自適應調參的撲翼飛行器智能位置控制方法,其特征在于,所述步驟S2包括以下子步驟:預處理步驟S20、將所述初始參數K
    p
    0、K
    i
    0、K
    d
    0輸入至所述PID控制器中獲得初始控制量;所述撲翼飛行器獲得初始控制量后進行執行,并獲得所述撲翼飛行器的實際位置信息,與所述期望位置作差后得到位置誤差e和誤差一階導數S21、模糊化處理:根據所述位置誤差e和位置誤差一階導數計算得到梯形隸屬度函數值u
    e
    和和其中,a
    i(e)
    為所述隸屬函數u
    e
    第i個梯形隸屬區間的下上限;a
    i+1(e)
    為所述隸屬函數u
    e
    第i個梯形隸屬區間的上上限;
    a
    i+2(e)
    為所述隸屬函數u
    e
    第i個隸屬區間的上下限;a
    i+3(e)
    為所述隸屬函數u
    e
    第i個隸屬區間的下下限;其中,為所述隸屬函數第i個梯形隸屬區間的下上限;為所述隸屬函數第i個梯形隸屬區間的上上限;為所述隸屬函數第i個隸屬...

    【專利技術屬性】
    技術研發人員:王帆白越,王東,高源覲柏鎮,
    申請(專利權)人:長春長光博翔無人機有限公司,
    類型:發明
    國別省市:

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