[發(fā)明專利]一種高超聲速飛行器面向控制的多系統(tǒng)關(guān)聯(lián)建模方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711119283.1
• 申請(qǐng)日: 2017-11-14
• 公開（公告）號(hào): CN108009320B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉燕斌;陳柏屹;沈海東;陸宇平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/15
• 分類號(hào): G06F30/15;G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種高超聲速飛行器面向控制的多系統(tǒng)關(guān)聯(lián)建模方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一：核心系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型建立：

從高超聲速飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，選定控制需要的核心系統(tǒng)，建立核心系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型；

所述核心系統(tǒng)包括穩(wěn)定控制的姿態(tài)動(dòng)力學(xué)、跟蹤控制的軌跡動(dòng)力學(xué)，核心系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型表達(dá)式可以記為：

其中Σ_c表示核心系統(tǒng)，x_c表示核心系統(tǒng)的狀態(tài)量，表示狀態(tài)量對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)，u_c表示核心系統(tǒng)的控制量，y_c表示核心系統(tǒng)的輸出量，f_c,g_c分別表示核心的狀態(tài)函數(shù)和輸出函數(shù)，下標(biāo)c表示核心系統(tǒng)，t表示時(shí)間；

步驟二：分系統(tǒng)代理建模：

對(duì)高超聲速飛行器的各分系統(tǒng)進(jìn)行建模，獲取各個(gè)分系統(tǒng)機(jī)理模型，基于各個(gè)分系統(tǒng)的機(jī)理模型，采用代理建模相關(guān)方法對(duì)各個(gè)分系統(tǒng)的輸入輸出響應(yīng)進(jìn)行代理，獲取各個(gè)分系統(tǒng)面向控制的代理模型；

步驟三：關(guān)聯(lián)模型提?。?/p>

確定步驟一中的核心系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型與步驟二中建立的與核心系統(tǒng)有關(guān)聯(lián)的各其他分系統(tǒng)代理模型的關(guān)聯(lián)形式，建立核心系統(tǒng)與單個(gè)分系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)模型；

步驟四：分系統(tǒng)模型篩選：

根據(jù)步驟三中建立的核心系統(tǒng)與單個(gè)分系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)模型，分別計(jì)算各個(gè)分系統(tǒng)與核心系統(tǒng)關(guān)聯(lián)后的關(guān)聯(lián)指標(biāo)，根據(jù)核心系統(tǒng)的控制目標(biāo)選取關(guān)聯(lián)特性評(píng)判指標(biāo)，通過將計(jì)算得到的關(guān)聯(lián)指標(biāo)與選取的關(guān)聯(lián)特性評(píng)判指標(biāo)相比較，若關(guān)聯(lián)指標(biāo)大于選取的關(guān)聯(lián)特性評(píng)判指標(biāo)則確定該分系統(tǒng)為對(duì)核心系統(tǒng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)影響較大的分系統(tǒng)；

步驟五：全局關(guān)聯(lián)模型建立：

根據(jù)步驟四的分析結(jié)果，保留對(duì)核心系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)具有較大影響的分系統(tǒng)，參考步驟三中的關(guān)聯(lián)形式將保留的各分系統(tǒng)與核心系統(tǒng)構(gòu)建全局關(guān)聯(lián)模型。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高超聲速飛行器面向控制的多系統(tǒng)關(guān)聯(lián)建模方法，其特征在于：所述步驟二中的分系統(tǒng)包括氣動(dòng)系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)彈性系統(tǒng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高超聲速飛行器面向控制的多系統(tǒng)關(guān)聯(lián)建模方法，其特征在于：所述步驟三中的關(guān)聯(lián)形式包括參數(shù)關(guān)聯(lián)和結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高超聲速飛行器面向控制的多系統(tǒng)關(guān)聯(lián)建模方法，其特征在于：所述步驟二中，分系統(tǒng)代理建模方法包括實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、靈敏度分析、代理模型的選擇及驗(yàn)證四個(gè)步驟。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高超聲速飛行器面向控制的多系統(tǒng)關(guān)聯(lián)建模方法，其特征在于：所述步驟二中的分系統(tǒng)代理模型確定的唯一依據(jù)是其狀態(tài)量必須以參數(shù)或者結(jié)構(gòu)的形式與核心系統(tǒng)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，具體形式包括代數(shù)方程或者微分方程，分系統(tǒng)代理模型統(tǒng)一表示為：

Σ_d:y_d＝g_d(x_d,u_d,x_c,u_c,t)

其中Σ_d表示分系統(tǒng)代理模型，x_d表示分系統(tǒng)的狀態(tài)量，u_d表示分系統(tǒng)的控制量，y_d表示分系統(tǒng)與核心系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)量，g_d表示分系統(tǒng)的輸出量，下標(biāo)d表示分系統(tǒng)，x_c表示核心系統(tǒng)的狀態(tài)量，u_c表示核心系統(tǒng)的控制量，t表示時(shí)間。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高超聲速飛行器面向控制的多系統(tǒng)關(guān)聯(lián)建模方法，其特征在于：所述步驟三中的關(guān)聯(lián)模型用進(jìn)行表示：

其中參數(shù)關(guān)聯(lián)模型表示為：

其中結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)模型需要考慮結(jié)構(gòu)偏差，故表示為：

其中△f表示核心系統(tǒng)狀態(tài)函數(shù)的結(jié)構(gòu)偏差，y_d表示分系統(tǒng)與核心系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)量，x_c表示核心系統(tǒng)的狀態(tài)量，表示狀態(tài)量對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)，u_c表示核心系統(tǒng)的控制量，t表示時(shí)間。