[发明专利]一种用于平流层浮空器定点驻空的控制系统及方法

摘要

本发明属于自动控制技术领域，公开了一种用于平流层浮空器定点驻空的控制系统，包括与矢量推力复合模块相连的高度保持模块、姿态跟踪模块，姿态跟踪模块与俯仰滚转控制模块相连，矢量推力复合模块与非线性映射模块相连，非线性映射和俯仰滚转控制模块与主控制器相连，主控制器通过状态测量模块与高度保持和姿态跟踪模块相连，高度保持模块和姿态跟踪模块通过PID跟踪算法，获得目标高度和姿态与跟踪加速度的关系，矢量推力复合模块和俯仰滚转控制模块通过动态逆方法获得跟踪的控制力和滑块位置，非线性映射模块把控制力转化到每个矢量推力的大小和转角上，该状态测量单元对浮空器的当前状态检测并反馈至高度保持和姿态跟踪模块，实现闭环控制。

主权项

1.一种用于平流层浮空器定点驻空的控制系统，其特征在于：包括高度保持模块、姿态跟踪模块，所述高度保持模块、姿态跟踪模块与矢量推力复合模块相连，所述姿态跟踪模块与俯仰滚转控制模块相连，所述矢量推力复合模块与非线性映射模块相连，所述非线性映射模块、俯仰滚转控制模块与浮空器的主控制器相连，所述主控制器通过状态测量模块与高度保持模块、姿态跟踪模块相连，所述状态测量模块用于测量浮空器的姿态信息、垂直高度信息，和在地理坐标系下的位置和速度信息；所述高度保持模块用于接收在地理坐标系下，整个系统质心的当前高度和目标高度信息，利用比例微分积分控制器，生成机体坐标系下的高度跟踪加速度；所述姿态跟踪模块用于接收在地理坐标系下，整个系统质心的当前姿态信息和目标姿态信息，利用比例微分积分控制器，生成在机体坐标系下的姿态跟踪加速度；所述矢量推力复合模块用于接收高度跟踪加速度以及姿态跟踪加速度，生成高度和偏航两个方向所需的动力；所述俯仰滚转控制模块用于接收姿态跟踪加速度，生成控制俯仰和滚转方向所需的滑块的位置信息；所述非线性映射模块用于接收矢量推力复合模块生成的动力，结合浮空器的动力学方程，生成浮空器的每个螺旋桨所需的推力及其对应的角度。