[發明專利]無動力飛行器的縱向控制飛行能量管理方法及系統

有效

• 申請號: 201910557216.0
• 申請日: 2019-06-25
• 公開（公告）號: CN110262536B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 朱正輝;黃鑫鑫;陳普華;陳紅艷;田群方;羅偉;梁森;李青;付藝綺;郭春霞
• 申請（專利權）人: 湖北航天技術研究院總體設計所
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08;G05D1/00;G05D1/10
• 代理公司: 武漢智權專利代理事務所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 沈林華

本發明公開了一種無動力飛行器的縱向控制飛行能量管理方法、系統、電子設備和計算機可讀存儲介質，該方法包括如下步驟：計算動態導引量、計算縱向速度的法向導引量、計算穩定階段的法向導引量、計算飛行器的縱向導引指令。本發明利用飛行器當前勢態和剩余航程估計飛行器當前能量，設計控制策略，求出飛行器的縱向導引指令，在整個計算過程中，并不涉及求解極值，因而不會陷入求解最優解，能夠有效收束飛行器能量。本方法計算過程相對簡單，實現容易。

技術領域

本發明涉及飛行器飛行控制技術領域，具體涉及一種無動力飛行器的縱向控制飛行能量管理方法及系統。

背景技術

無動力飛行器，特別是針對長時長、遠距離飛行任務，由氣動參數和大氣密度偏差引起的能量偏差會隨時間累積增加，最終導致末端能量散布過大，甚至造成飛行過程中航跡發散，不利于后期任務交班。能量管理的目的就在控制能量累積偏差，防止航跡發散。無動力飛行器所具備能量是根據其最大航程設計，對于一般任務，均會有一定能量剩余。能量管理控制機動主要是通過在飛行過程中不斷預測飛行軌跡推算多余能量，調整飛行軌跡和飛行姿態，以將多余能量耗散。飛行器通常通過調整航跡高低或射面內機動來實現能量管理，如閉路制導方法，該方法進行能量管理時，計算過程較為復雜，而且可能得到局部最優解而不是整體最優解，導致無法收束飛行器能量。

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種無動力飛行器的縱向控制飛行能量管理方法，該方法計算過程不涉及求解極值，不會陷入求解最優解，能夠有效收束飛行器能量。

為達到以上目的，本發明采取的技術方案是：一種無動力飛行器的縱向控制飛行能量管理方法，包括如下步驟：

計算動態導引量其中，S為飛行器剩余航程，S_lim為飛行器的航程門限值，V為飛行器的速度，為飛行器的加速度，C為導引常數，GM為地球常數，R為飛行器到地心的距離，R_t為飛行器的目標點到地心的距離，g為重力加速度，θ為飛行器的航跡傾角；

計算縱向速度的法向導引量其中，V_u為天向速度，K_xi為導引系數，取常量；

計算穩定階段的法向導引量

計算飛行器的縱向導引指令其中，t_tran為飛行器進入巡航段時間，T_tran為過渡階段時間常數，W_tran為過渡階段權重因子，且W_tran為關于t_tran的遞減函數，0≤W_tran≤1，為剛進入巡航段的法向導引量。

進一步地，飛行器剩余航程S通過飛行器當前位置插值標準航跡得到。

進一步地，令W_tran＝f(t_tran)，0≤t_tran≤T_tran，f(0)＝1，f(T_tran)＝0。

進一步地，測量飛行器在X、Y、Z方向上的速度V_x、V_Y、V_Z，計算飛行器的航跡傾角

進一步地，測量飛行器在X、Y、Z方向上的速度V_x、V_Y、V_Z，計算飛行器的速度

進一步地，W_tran為關于t_tran的一階線性函數。

進一步地，W_tran為關于t_tran的正弦函數。

本發明還提供了一種無動力飛行器的縱向控制飛行能量管理系統，其包括：