[發(fā)明專利]一種考慮控制量飽和的指令重構算法

有效

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• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN108303939B
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發(fā)明（設計）人: 王昊;魏振巖;李瑜;尤偉帥;彭壽勇;姚德清;覃鶴宏;徐寶華
• 申請（專利權）人: 北京空天技術研究所
• 主分類號: G05B19/048
• 分類號: G05B19/048
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明實施例提供一種考慮控制量飽和的指令重構算法，涉及控制指令重構技術，能夠解決現(xiàn)有控制分配策略單一，無法適應復雜情況的問題。個方法首先按不考慮飽和情況的基準分配方式進行控制分配，判斷分配后物理舵面飽和情況；其次，若分配后有且僅有一片物理舵面飽和，則按照控制指令重構算法進行重新分配；若分配后有兩片及兩片以上物理舵面飽和，則按上一控制周期分配方式進行控制分配；最后，在上一步控制分配后，若出現(xiàn)仍有兩片及以上物理舵面飽和情況，則按照基準控制分配方式進行分配。

技術領域

本發(fā)明涉及控制指令重構技術領域，尤其涉及一種考慮控制量飽和的指令重構算法。

背景技術

重構控制作為容錯控制的一種方式，是利用冗余系統(tǒng)本身所具有的冗余性，確保動態(tài)系統(tǒng)在發(fā)生故障時，其性能盡量接近于正常系統(tǒng)，并且滿足期望的性能指標。重構控制是美國國家航空宇航局1982年首先提出的新概念，曾組織了格魯門公司、空軍萊特研究所等單位進行了可重構戰(zhàn)斗機的構型研究。重構控制的思想是在傳統(tǒng)余度控制理論的基礎上發(fā)展起來的。余度控制是在系統(tǒng)的一個或多個關鍵部件失效時，通過監(jiān)控系統(tǒng)檢測及隔離故障元件，并采用完全相同的備用元件來替代它們以維持系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性不變。

臨近空間飛行器具有大空域、寬馬赫數(shù)飛行特點，同時面臨著復雜的氣動特性、大氣環(huán)境、結構干擾力矩等眾多不確定性因素和干擾，當采用一種控制分配策略時，極易出現(xiàn)單片物理舵面飽和情況，實際需用舵面可能超過限幅值，使所產(chǎn)生的控制量達不到需用控制量，若繼續(xù)使用當前策略則導致舵效下降，降低飛行器的安全可靠性，考慮使用控制重構技術，而現(xiàn)有控制重構技術均無法滿足要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術不足，提供了一種考慮控制量飽和的指令重構算法，能夠解決現(xiàn)有控制分配策略單一，無法適應復雜情況的問題。

本發(fā)明的技術解決方案：

一種考慮控制量飽和的舵面指令重構算法，在一個控制周期內(nèi)，該方法包括以下步驟：

第一步，按不考慮舵面翻轉(zhuǎn)飽和情況的物理舵面控制指令對四個舵面進行控制分配，基準物理舵面控制指令u＝C₀u_c，其中，u_c＝[u_x u_y u_z]^T，u為基準物理舵面控制指令，C₀為控制轉(zhuǎn)換矩陣，u_c為數(shù)學舵面控制指令；

第二步，判斷第一步舵面翻轉(zhuǎn)控制后四個物理舵面飽和情況，若有且僅有一片物理舵面飽和，則執(zhí)行第三步，若有兩片或兩片以上物理舵面飽和，則執(zhí)行第四步；

第三步，令翻轉(zhuǎn)角度達到飽和的第i片舵面翻轉(zhuǎn)至門限值，并對其它三片舵面重新翻轉(zhuǎn)控制，控制指令為：u_-i＝(B_-i)^-1(B_cu_c-B_iu_i)，式中，B_-i表示舵效系數(shù)矩陣B除去第i列，B_-i為可逆方陣；B_i表示舵效系數(shù)矩陣B的第i列，u_-i表示物理舵面控制指令u除去對飽和的第i片物理舵面的控制，u_i表示第i片物理舵面控制指令，B_c、B矩陣取值如下：

繼續(xù)執(zhí)行第五步；

第四步，按上一控制周期結束時四個舵面翻轉(zhuǎn)方式控制當前舵面翻轉(zhuǎn)；

第五步，若經(jīng)第三步對除第i片舵面以外的其它三片舵面重新翻轉(zhuǎn)控制，或經(jīng)第四步按上一控制周期重新翻轉(zhuǎn)控制后，仍有兩片及以上物理舵面飽和，則按照所述基準物理舵面控制指令控制四個舵面翻轉(zhuǎn)。