[發明專利]飛行器姿態通道內的控制器及其設計方法

有效

• 申請號: 201410389938.7
• 申請日: 2014-08-08
• 公開（公告）號: CN104155984A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 柳嘉潤;黃萬偉;包為民;馬衛華;祁振強;唐海紅
• 申請（專利權）人: 北京航天自動控制研究所
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08;G05B13/04
• 代理公司: 北京君恒知識產權代理事務所(普通合伙) 11466
• 代理人: 林月俊;黃啟行

技術領域

本發明涉及航空航天領域，尤其涉及一種飛行器姿態通道內的控制器及其設計方法。

背景技術

飛行器(flight?vehicle)是一種由人類制造并由人來控制的器械飛行物，它能飛離地面，并可在大氣層內或大氣層外空間(太空)飛行。飛行器分為5類，包括：滑翔機、飛艇、飛機、直升機等航空器，人造地球衛星、載人飛船、空間探測器、航天飛機等航天器，火箭，導彈和制導武器。

飛行器能在空中按預定的軌跡運動總離不開它的姿態控制系統。由于角運動使飛行器的姿態發生變化，因此對飛行器在空間的角運動(可分解為俯仰、偏航和滾動三個角運動)的控制就是對飛行器姿態的控制。其中，控制使飛行器三個姿態角發生變化的力矩由飛行器上的執行機構產生，常見的執行機構有空氣舵、推力矢量發動機、反作用飛輪、噴氣執行機構或由其它環境力執行機構。

其中，帶有伺服系統的空氣舵在航空航天領域有著廣泛的應用。為保證諸如高速滑翔飛行器類的飛行器的穩定飛行，飛行器的單個姿態通道內可配置兩個獨立的空氣舵以及相應的伺服系統(記為SF₁和SF₂)；其中，兩個空氣舵的頻率響應函數分別為W_δ1(s)、W_δ2(s)；兩個空氣舵的伺服系統的頻率響應函數分別為W_SF1(s)和W_SF2(s)。通常，可認為W_SF1(s)的動態特性較快，W_SF2(s)的動態特性較慢。

WSF1(s)=1(ω1,ξ1)]]>

WSF2(s)=1(ω2,ξ2)]]>

其中，ω₁,ξ₁分別表示伺服系統SF₁的自然頻率和阻尼比，ω₂,ξ₂分別表示伺服系統SF₂的自然頻率和阻尼比。

而且，技術人員需要分別設計兩個控制器來控制兩個獨立的空氣舵，設計的兩個控制器的頻率響應函數分別為W_G1(s)、W_G2(s)；然而，這種分別設計兩個控制器的方式的設計工作量大，而且容易使得兩個控制支路之間產生不協調，往往需要耗費大量精力進行參數調試。

綜上，現有技術中在單個姿態通道內存在兩個空氣舵時，設計用于控制兩個空氣舵的控制器的設計工作量較大。

發明內容

針對上述現有技術存在的缺陷，本發明實施例提供了一種飛行器姿態通道內的控制器及其設計方法，用以降低控制器的設計工作量。

本發明實施例提供了一種飛行器姿態通道內的控制器，包括：

第一頻率響應單元，其頻率響應函數為W_G(s)，其輸入端為所述控制器的輸入端；

低通濾波單元，其輸入端與第一頻率響應單元的輸出端相連；

減法器，其正向輸入端與第一頻率響應單元的輸出端相連，其負向輸入端與所述低通濾波單元的輸出端相連，其輸出端輸出的信號用于控制所述姿態通道內的第一空氣舵；