[發明專利]基于分數階近似微分實現阻尼的飛行器縱向過載控制方法

有效

• 申請號: 202010136692.8
• 申請日: 2020-03-02
• 公開（公告）號: CN111538236B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 王瑞奇;陸巍巍;孟蕾;肖支才
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍航空大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 北京麥匯智云知識產權代理有限公司 11754
• 代理人: 李曉楠

1.一種基于分數階近似微分實現阻尼的飛行器縱向過載控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S10：在飛行器上安裝線加速度計，測量飛行器的縱向過載，得到縱向過載信號，并與平滑后的過載指令信號進行比較，得到過載誤差信號如下：

其中為平滑濾波后的過載指令，T₁為濾波時間常數，s為傳遞函數的微分算子，g為重力加速度，取為g＝9.8即可，a_z為飛行器的垂直方向的加速度測量信號，為過載指令信號，n_z為縱向過載信號，e_nz為過載誤差信號；

步驟S20：針對所述的過載誤差分別進行線性積分與非線性積分，得到過載誤差積分綜合信號；

步驟S30：設置分數階微分信號的初始值，并與所述的縱向過載信號進行比較，得到分數階過載誤差信號；并對分數階過載誤差信號進行滯后處理，得到滯后信號；

步驟S40：針對所述滯后信號，建立分數階近似差分方程組，進行差分運算后得到分數階微分信號；并用該分數階微分信號，在后續所有的解算中替代步驟S30中的分數階微分信號初始值進行運算，循環解算得到滯后信號；

步驟S50，針對所述的縱向過載信號，建立滯后差分方程組，得到滯后微分信號；

步驟S60，針對所述的過載誤差信號、過載誤差綜合積分信號、滯后信號，滯后微分信號四類信號進行綜合，得到最終的過載控制綜合信號，輸送給俯仰舵，控制飛行器的縱向過載跟蹤期望指令。

2.根據權利要求1所述的一種基于分數階近似微分實現阻尼的飛行器縱向過載控制方法，其特征在于，針對所述的過載誤差分別進行線性積分與非線性積分，得到過載誤差的積分綜合信號包括：

s_l＝s_1l+k₁s_2l；

s_1l＝∫e_nzdt；

s_2l＝∫e_fdt；

其中s_l為過載誤差的積分綜合信號，k₁為正的常值參數，s_1l為過載誤差線性積分信號，s_2l為過載誤差非線性積分信號，dt表示對時間信號進行積分，e_f為過載誤差的非線性變換信號，e為指數函數exp的縮寫，τ為時間常數，取為正值。

3.根據權利要求1所述的一種基于分數階近似微分實現阻尼的飛行器縱向過載控制方法，其特征在于，對分數階過載誤差信號進行滯后處理，得到滯后信號包括：

e_Dn＝n_z-D_nz；

De_Dnz(n)＝(e_Dn(n)-T₃e_Dnz(n))/T₂；

e_Dnz(n+1)＝e_Dnz(n)+Δt*De_Dnz(n)；

其中D_nz為分數階微分信號，其初始值設為0，即D_nz(0)＝0；e_Dn為分數階過載誤差信號，ω_n為濾波器的頻率參數，ξ為濾波器的阻尼參數，均為常值，且為正數；De_Dnz(n)、T₂、T₃為中間變量；e_Dnz為滯后信號，其初始值設置為e_Dnz(0)＝0，Δt為計算機采樣數據的間隔，即e_Dnz(n+1)與e_Dnz(n)之間的時間間隔，選取為0.001即可；e_Dnz(n+1)為滯后信號e_Dnz在(n+1)*Δt時刻的值。