申请/专利权人：中国特种飞行器研究所

申请日：2021-11-18

公开（公告）日：2024-06-21

公开（公告）号：CN114115010B

主分类号：G05B19/042

分类号：G05B19/042;G05D1/49;G05D1/46;G05D101/10;G05D109/20

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.21#授权;2022.03.18#实质审查的生效;2022.03.01#公开

摘要：本发明属于热气球控制技术领域，涉及一种用于无人热气球的飞行高度控制系统。包括:飞控计算机、GNSS接收机、数传电台、主驱动器；所述GNSS接收机设置在无人热气球吊舱内，用于接收热气球当前的经度、纬度、高度和速度数据，并将接收的数据传递至飞控计算机；所述数传电台设置在无人热气球吊舱内，飞控计算机通过数传电台与地面控制站通信；所述主驱动器设置在吊舱内，包括：燃料罐、燃烧器、点火器；所述燃料罐用于存储并为燃烧器供给燃料；所述点火器用于点燃燃烧器，所述燃烧器用于加热热气球内空气；飞控计算机接收地面控制站发送的高度指令并与无人热气球当前高度比较，根据比较结果控制燃烧器燃烧时间，从而控制无人热气球飞行高度。

主权项：1.一种用于无人热气球的飞行高度控制系统,其特征在于,所述系统包括:飞控计算机、GNSS接收机、数传电台、主驱动器、气压高度计、环境温度传感器；所述GNSS接收机设置在无人热气球吊舱内，用于接收热气球当前的经度、纬度、高度和速度数据，并将接收的数据传递至飞控计算机；所述数传电台设置在无人热气球吊舱内，飞控计算机通过数传电台与地面控制站通信；所述气压高度计设置在无人热气球上，用于采集无人热气球周围环境的气压并根据气压计算气压高度后发送至飞控计算机；所述主驱动器设置在吊舱内，包括：燃料罐、燃烧器、点火器；所述燃料罐用于存储并为燃烧器供给燃料；所述点火器用于点燃燃烧器，所述燃烧器用于加热热气球内空气；所述飞控计算机根据气压高度计测量的气压高度和GNSS测量的高度计算融合高度，并将融合高度作为无人热气球当前高度；通过互补滤波进行数据融合，公式如下： Hn表示融合高度，Hp表示气压高度，Hg表示GNSS高度，τ取值0.7；飞控计算机接收地面控制站发送的高度指令并与无人热气球当前高度比较，根据比较结果控制燃烧器燃烧时间，从而控制无人热气球飞行高度；环境温度传感器包括：顶部温度传感器和吊舱温度传感器；所述顶部温度传感器设置在热气球顶部，吊舱温度传感器设置在吊舱外；两者的差值作为前馈增益；高度控制分为外环高度控制回路和内环升降速度控制回路；外环高度控制回路通过PID1计算得到内环升降速度的给定值；内环升降速度回路实现热气球的升降速度控制，通过气压高度的微分得到当前热气球的升降速度，与高度回路得到的升降速度给定值进行比较运算，同时考虑前馈增益，上述输入量经过内环PID2控制器得到主驱动器的控制量Cm，公式如下 其中：Kp1、Ki1、Kd1分别是PID1的参数；Kp2、Ki2、Kd2分别是PID2的参数；K1为前馈增益。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国特种飞行器研究所 一种用于无人热气球的飞行高度控制系统

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