长春工业大学冉同欢获国家专利权
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龙图腾网获悉长春工业大学申请的专利基于P-I逆模型与自抗扰滑模的航空平台控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN121578627B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-28发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202610115415.6,技术领域涉及:G05B11/42;该发明授权基于P-I逆模型与自抗扰滑模的航空平台控制方法是由冉同欢;颜飞;王晖;杨晓旭;许师萌;骆征南设计研发完成,并于2026-01-28向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于P-I逆模型与自抗扰滑模的航空平台控制方法在说明书摘要公布了:本发明属于航空遥感稳定平台控制方法领域,涉及一种基于P‑I逆模型与自抗扰滑模的航空平台控制方法,该方法包括:建立压电致动器的P‑I迟滞非线性模型并构建逆模型作为前馈控制器,用于补偿已知迟滞非线性;构建包含扩张状态观测器ESO和超螺旋滑模STSM的反馈控制器,利用ESO实时估计集总未知扰动,通过STSM基于扰动估计值计算反馈控制量;最终将前馈与反馈控制量叠加以驱动稳定平台。此种控制方式能够同时解决压电陶瓷PZT致动器的迟滞非线性、传统滑模的抖振问题以及外部强扰动的抑制问题,实现航空遥感稳定平台的高精度跟踪与强鲁棒性。
本发明授权基于P-I逆模型与自抗扰滑模的航空平台控制方法在权利要求书中公布了:1.基于P-I逆模型与自抗扰滑模的航空平台控制方法,其特征在于,该方法包括以下步骤: 步骤S1.对于由PZT致动器驱动的航空遥感稳定平台建立航空遥感稳定平台的动力学模型,所述动力学模型包含平台角度、角速度和PZT致动器的复合控制电压之间的耦合关系;并对PZT致动器的迟滞非线性特性,采用P-I迟滞非线性模型进行辨识建模; 步骤S2.基于P-I迟滞非线性模型构建P-I逆模型,将其作为前馈控制器,用于计算前馈控制量; 步骤S3.将步骤S1中的动力学模型转换为状态空间形式,设定控制系统的跟踪误差,建立误差系统的动力学方程; 步骤S4.构建包含扩张状态观测器和超螺旋滑模的反馈控制器;其中,扩张状态观测器用于根据当前状态实时估计控制系统的集总未知扰动,超螺旋滑模根据集总未知扰动的估计值及控制系统的跟踪误差计算反馈控制量,所述反馈控制量由等效控制项和切换控制项构成,等效控制项用于抵消滑模面一阶导数中的已知项和观测到的扰动项,切换控制项采用超螺旋算法得到,用于保证控制系统收敛到滑模面上; 步骤S5.将所述前馈控制量与反馈控制量进行叠加,得到最终的复合控制量,并将其施加于PZT致动器,以实现平台对期望轨迹的跟踪; P-I迟滞非线性模型是通过加权叠加多个Play算子来描述PZT致动器的复合控制电压与输出力矩之间的关系; 所述前馈控制量由P-I逆模型计算得到,表达式为: ; 其中,为前馈控制量,为P-I逆模型中每个Play算子的权重系数,为根据期望轨迹计算出的理想驱动力矩,为具有阈值的Play算子,为Play算子个数; 步骤S3将步骤S1中的动力学模型转换为状态空间形式,状态空间方程表示为: ; ; 其中,平台角度,角速度,和为控制系统已知参数,若无刚度项则,,;J为控制系统的转动惯量;C为控制系统的粘滞阻尼系数;与分别为与的一阶导数,为集总未知扰动; 所述控制系统的跟踪误差包括位置跟踪误差和速度跟踪误差,所建立的误差系统的动力学方程为:; 其中,为的二阶导数,为误差系统的速度跟踪误差,为的二阶导数,为期望跟踪的轨迹;代表平台角度,代表平台角速度。
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