恭喜中国科学院空天信息创新研究院冯慧获国家专利权
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龙图腾网恭喜中国科学院空天信息创新研究院申请的专利一种基于人群自抗扰的光电吊舱控制方法及装置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:CN114488792B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-18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:202111562462.9,技术领域涉及:G05B13/04;该发明授权一种基于人群自抗扰的光电吊舱控制方法及装置是由冯慧;王嘉程;王生;敖磊;张泰华设计研发完成,并于2021-12-20向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于人群自抗扰的光电吊舱控制方法及装置在说明书摘要公布了:本发明提供一种基于人群自抗扰的光电吊舱控制方法及装置,包括:建立基于系留气球系统的光电吊舱动力学模型;对系留气球系统的控制系统各执行元件进行理论建模,建立速度稳定回路控制模型;基于光电吊舱动力学模型和速度稳定回路控制模型,建立自抗扰控制器模型;采用人群搜索算法对自抗扰控制器模型的参数进行寻优,确定最优自抗扰控制器模型。本发明针对系留气球系统作为弱控制飞行器,受风场扰动大、状态稳定性较差,影响光电吊舱稳定成像的问题,利用人群搜索算法优化自抗扰控制器,可有效隔离光电吊舱的内外扰动,提高光电吊舱的成像稳定性,在系留气球等浮空器长时驻空、实施对地观测、监视监控等领域的应用方面具有重要意义。
本发明授权一种基于人群自抗扰的光电吊舱控制方法及装置在权利要求书中公布了:1.一种基于人群自抗扰的光电吊舱控制方法,其特征在于,包括:建立基于系留气球系统的光电吊舱动力学模型;对所述系留气球系统的控制系统各执行元件进行理论建模,建立速度稳定回路控制模型;基于所述光电吊舱动力学模型和所述速度稳定回路控制模型,建立自抗扰控制器模型;采用人群搜索算法对所述自抗扰控制器模型的参数进行寻优,确定最优自抗扰控制器模型,以利用所述最优自抗扰控制器模型实施光电吊舱的稳定控制;所述自抗扰控制器模型的表达式为: ; ; ; ; ; ; ;其中,为光电吊舱控制系统的微分方程;TD为跟踪微分器;ESO为扩张状态观测器;NLSEF为非线性状态误差反馈;为总扰动;是系统输入信号;y为输出信号;为外部总扰动;微分信号和微分信号是TD将转变成的;、和,分别表示、和总扰动的估计量;为TD中的参数;值是快速因子;是系统采样步长;是无量纲参数,为的整数倍;为ESO中的参数;是与有关系数参数;是无意义系数,取的整数倍;控制量系数是时变函数,近似为常值;为NLSEF中的参数;是阻尼因子,是快速因子,是控制量因子;fhan和fal分别为非线性函数的表达式;为被控对象;为误差反馈控制量;、、和为无量纲中间参数;所述自抗扰控制器模型的待寻优参数包括参数;所述采用人群搜索算法对所述自抗扰控制器模型的参数进行寻优,包括:步骤一:,初始化人群搜索算法,设定空间维度、系统采样步长、人群规模、最大迭代次数N、最小适应值和人群搜索的空间的范围,在可行解域随机产生多个初始个体;每个所述初始个体为所述待寻优参数的组合;步骤二:计算每个个体的适应度值;步骤三:计算每个个体在每一维的搜索方向和步长;步骤四:基于所述搜索方向和步长,更新每个个体的位置,以重新确定每个个体的适应度值;步骤五:令,并判断是否满足停止条件;若是,输出最优参数组合;若不是,则返回至步骤二;所述适应度值的计算公式为: ;其中,为给定值与输出量的偏差;为相邻两次步距输出量之间的差值;为偏差在适应度函数中的权值,为控制量的平方项在适应度函数中的权值;为控制量;Q是指目标函数值;在寻优的过程中对权重因子进行动态调整,包括: ;其中,表示最大迭代数,和分别是最大惯性权重和最小惯性权重,表示当前迭代次数。
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