[發明專利]動態逆控制中基于加計信息解算慢回路控制指令的方法及系統

有效

• 申請號: 201810940326.0
• 申請日: 2018-08-17
• 公開（公告）號: CN109062047B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 黃盤興;何英姿;楊鳴;郭敏文;陳上上;黃煌
• 申請（專利權）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 胡健男

1.動態逆控制中基于加計信息解算慢回路控制指令的方法，其特征在于步驟如下：

(1)獲取飛行器的導航系統輸出的導航信息、三軸加計測量信息，以及制導系統輸出的期望姿態控制指令；

(2)采用一階數字濾波器對步驟(1)三軸加計輸出的測量信息進行濾波處理，得到濾波后的三軸加計測量信息；

(3)根據步驟(1)飛行器的導航系統輸出的導航信息和步驟(2)濾波后的三軸加計測量信息，建立慢回路逆模型；

慢回路逆模型

式中，飛行器的攻角為α，側滑角為β，空速為V，本體坐標系下的三軸重力加速度分量分別為g_x、g_y、g_z；

對步驟(1)三軸加計輸出的測量信息進行濾波處理，采用一階數字濾波器解算得到濾波后的視加速度信息a_xl、a_yl、a_zl；

(4)根據步驟(1)飛行器的導航系統輸出的導航信息和制導系統輸出的期望姿態控制指令，生成偽控制指令U_d；

(5)根據步驟(1)飛行器的導航系統輸出的導航信息，生成控制矩陣G_m；

(6)根據步驟(3)的慢回路逆模型f_m、步驟(4)偽控制指令U_d以及步驟(5)的控制矩陣G_m，生成慢回路控制指令ω_c：

其中，ω_x、ω_y、ω_z為ω_c的三軸角速率分量。

2.根據權利要求1所述的動態逆控制中基于加計信息解算慢回路控制指令的方法，其特征在于：步驟(1)中飛行器具體要求為：至少包括：導航系統、三軸加計、制導系統；飛行器采用非線性動態逆控制律，且基于快和慢兩回路設計控制器，慢回路控制器輸出期望的三軸姿態角速率控制指令，快回路控制器輸出期望的執行機構操縱指令，導航系統輸出制導控制律解算需要的導航信息，三軸加計測量飛行器的視加速度，制導系統運行制導律并輸出期望的姿態控制指令。

3.根據權利要求1所述的動態逆控制中基于加計信息解算慢回路控制指令的方法，其特征在于：本體坐標系定義如下：原點O為飛行器質心，X軸正方向為飛行器縱向對稱軸指向頭部，Y軸正方向為垂直于X軸指向上方，右手定則確定Z軸。

4.根據權利要求1所述的動態逆控制中基于加計信息解算慢回路控制指令的方法，其特征在于：步驟(4)根據步驟(1)飛行器的導航系統輸出的導航信息和制導系統輸出的期望姿態控制指令，生成偽控制指令U_d，具體如下：

采用比例+微分控制器生成偽控制指令

其中，制導系統輸出的期望姿態控制指令為期望攻角α_c、期望側滑角β_c、期望傾側角σ_c，傾側角為σ，三軸角速率分量為ω_x、ω_y、ω_z，K_p為比例系數，K_d為微分系數。

5.根據權利要求1所述的動態逆控制中基于加計信息解算慢回路控制指令的方法，其特征在于：步驟(5)根據步驟(1)飛行器的導航系統輸出的導航信息，生成控制矩陣G_m，具體如下：

6.動態逆控制中基于加計信息解算慢回路控制指令的系統，其特征在于包括：獲取模塊、濾波處理模塊、模型建立模塊、第一指令生成模塊、矩陣生成模塊、第二指令生成模塊；

獲取模塊，獲取飛行器的導航系統輸出的導航信息、三軸加計測量信息，以及制導系統輸出的期望姿態控制指令；

濾波處理模塊，采用一階數字濾波器對獲取模塊的三軸加計輸出的測量信息進行濾波處理，得到濾波后的三軸加計測量信息；

模型建立模塊，根據獲取模塊的飛行器的導航系統輸出的導航信息和濾波處理模塊濾波后的三軸加計測量信息，建立慢回路逆模型；

慢回路逆模型

式中，飛行器的攻角為α，側滑角為β，空速為V，本體坐標系下的三軸重力加速度分量分別為g_x、g_y、g_z；

對三軸加計輸出的測量信息進行濾波處理，采用一階數字濾波器解算得到濾波后的視加速度信息a_xl、a_yl、a_zl；

第一指令生成模塊，根據獲取模塊的飛行器的導航系統輸出的導航信息和制導系統輸出的期望姿態控制指令，生成偽控制指令U_d；

矩陣生成模塊，根據獲取模塊的飛行器的導航系統輸出的導航信息，生成控制矩陣G_m；

第二指令生成模塊，根據模型建立模塊的慢回路逆模型f_m、第一指令生成模塊的偽控制指令U_d以及第二指令生成模塊的控制矩陣G_m，生成慢回路控制指令ω_c；

其中，ω_x、ω_y、ω_z為ω_c的三軸角速率分量。