高度调控（Altitude Regulation）

本文作者：天疆说
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定义

高度调控是平流层飞艇控制系统的核心任务之一，通过调节飞艇的净浮力、姿态或推进力，实现对飞行高度的主动维持和调节。由于平流层飞艇是欠驱动系统（推力有限），高度控制需要综合运用浮力调节、气动控制和动力推进等多种手段。

方法	原理	适用场景
静浮力配平	浮力=重力，无净垂直力	稳态驻留
高度囊设计	副气囊吸收体积变化	减少高度波动

外环（高度）：

u_{outer} = K_P^h (h_{ref} - h) + K_I^h \int(h_{ref} - h) dt

内环（垂直速度）：

u_{inner} = K_P^{\dot{h}} (\dot{h}_{ref} - \dot{h})

基于热力耦合模型：

m\ddot{h} = B(T_{He}) - mg - D_z(\dot{h})

采用反步法设计：

限制	值	原因
最大高度	50 km	结构强度
最小高度	15 km	任务需求/军事

Wang H, et al. Altitude Control for Stratospheric Airship Based on Thermal-Flight Coupling[J]. AIAA Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 2025.
Li J, Chen W. Adaptive Altitude Control of High Altitude Airships[J]. IEEE Transactions on Aerospace Systems, 2024.