系统工程与电子技术

作者：朱日楠, 王彪, 张瀚文, 唐超颖, 徐锦法

单位：1. 南京航空航天大学自动化学院, 江苏 南京 211106；2. 鹏城实验室, 广东 深圳 518000；3. 南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室, 江苏 南京 210016

关键词：地形跟随,能量协调,轨迹规划,模型预测控制,自适应预测时域

基金：重庆市自然科学基金(CSTB2022NSCQ-LZX0068);南京航空航天大学研究生科研与实践创新计划(xcxjh20230315)

针对定速地形跟随飞行全局离线规划方案数据存储量大、机动飞行油耗大等问题, 提出基于级联模型预测控制(cascaded model predictive control, CMPC)的能量协调在线轨迹规划与跟踪方案。首先, 利用飞行器纵向质点运动学模型设计模型预测控制(model predictive control, MPC)在线轨迹规划器。从能量分配原理出发确定速度变化规律, 对于飞行时总能量不变而导致能量分配不合理的情况, 引入虚拟控制量实现总能量动态调节, 完成能量协调策略设计。其次, 引入地形粗糙度概念描述地形起伏程度, 基于此提出规划器自适应时域方案, 对于不同地形实现预测时域动态调节。结合MPC轨迹跟踪控制器, 并利用真实地形数据进行仿真实验。实验结果表明, 所提方案可在与全局离线规划方案航迹差异不大的前提下, 实现在线轨迹规划, 显著降低油耗，提高航程极限, 完成复杂地形的机动飞行任务。

来源：2024年第12期

《系统工程与电子技术》期刊编辑部

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