大连理工大学王冠获国家专利权
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龙图腾网获悉大连理工大学申请的专利端边云智能增强的弹性高超声速飞行器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:CN121541449B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-17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:202610071090.6,技术领域涉及:G05B11/42;该发明授权端边云智能增强的弹性高超声速飞行器控制方法是由王冠;何地;刘凯;杨峰;刘泓麟;张宗宇设计研发完成,并于2026-01-20向国家知识产权局提交的专利申请。
本端边云智能增强的弹性高超声速飞行器控制方法在说明书摘要公布了:本发明属于高超声速飞行器控制技术领域,涉及一种端边云智能增强的弹性高超声速飞行器控制方法。该方法包括构建弹性高超声速飞行器纵向动力学模型,并转化为面向控制的数学模型便于ESO和PID控制器的设计;设计包含广义弹性位移观测的ESO对系统关键状态参数进行观测;设计串级前馈PID控制器控制高超声速飞行器的姿态和速度;设计端边云智能参数整定系统,实现PID控制参数的在线整定。该方法是一种基于弹性观测器的高超声速飞行器的智能控制方法,且具有广阔的应用前景。实验结果表明,该方法相比传统PID控制,在跟踪精度、响应速度与抗干扰能力上均有显著提升,为高超声速飞行器的自主飞行控制提供了新思路。
本发明授权端边云智能增强的弹性高超声速飞行器控制方法在权利要求书中公布了:1.一种端边云智能增强的弹性高超声速飞行器控制方法,其特征在于,包括如下步骤: 步骤1、弹性高超声速飞行器的动力学模型和问题表述; 步骤1.1、构建弹性高超声速飞行器的纵向动力学模型; 步骤1.2、面向控制的弹性高超声速飞行器的纵向动力学模型转换; 针对步骤1.1的模型中刚体状态变量和弹性体状态变量相互耦合、难以直接用于控制器设计的问题,通过设计状态变换矩阵,将原模型中的状态变量重新组合,分离出与刚体运动和弹性振动直接相关的独立状态变量; 通过数学推导,建立了原状态变量与新状态变量之间的线性变换关系,从而实现了状态空间的解耦;在解耦后的状态空间中定义控制输入为升降舵偏转角和发动机油门开度的组合,和输出变量为飞行器的姿态角和速度;最后考虑外部扰动和系统未建模部分,建立了一个清晰的输入输出模型; 步骤2、基于端边云的弹性高超声速飞行器智能观测和控制系统设计 步骤2.1、设计弹性扩张状态观测器 为了实现干扰和模型不确定性观测,对步骤1.2中转换后的模型进行分析并设计观测器: 首先,使用传感器直接可测的数据来设计观测增益项; 接着,设计基于转换后的模型的增益补偿形式的观测器;通过俯仰角速度观测误差和攻角观测误差作为反馈对观测器进行补偿设计;同时针对观测器中的弹性系统设计扩张状态,以观测未建模扰动; 步骤2.2、串级前馈PID控制器设计 依据步骤1.2中转换后的面向控制的高超声速飞行器纵向模型,设计串级前馈补偿PID姿态控制律;同时结合步骤2.1中设计的观测器得到对广义弹性位移的观测值,设计基于模型的观测补偿项,以抑制步骤1.2的转换面模型中由弹性扰动导致的模型不确定性,共同对升降舵偏角和油门开度进行调节; 步骤2.3、基于端边云智能参数整定机制 智能整定层面,采用一种基于端边云深度强化学习的PID整定方法; 在端边云深度强化学习框架中,提出云通过数据库离线训练出云深度强化学习策略C-DDPG;针对边智能参数整定机制,提出边深度强化学习策略E-DDPG;系统运行时,端PID控制器状态同时输入至云和边,E-DDPG通过边数字孪生控制模型在线学习,输出边整定参数,与C-DDPG参数通过权重融合得出最终PID控制参数。
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