[發明專利]一種基于鉸鏈力矩變參數的飛行器空氣舵系統控制方法

有效

• 申請號: 202011484734.3
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112540533B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 賈倩;張靳;李昆鵬;胡寒棟;馬喆;毛磊
• 申請（專利權）人: 中國航天科工集團第二研究院
• 主分類號: G05B13/02
• 分類號: G05B13/02
• 代理公司: 中國航天科工集團公司專利中心 11024
• 代理人: 張國虹

1.一種基于鉸鏈力矩變參數的飛行器空氣舵系統控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

Step1：建立鉸鏈力矩插值表，表中包括所設計的飛行空域條件中與鉸鏈力矩系數計算相關的自變量，包括舵偏角、攻角、馬赫數，并給出多維差值表，根據所設計的全空域鉸鏈力矩系數及動壓，遍歷插值特征點計算鉸鏈力矩，建立鉸鏈力矩插值表；

Step2：建立鉸鏈力矩梯度插值表，選取固定的舵偏角變化小量Δd，計算鉸鏈力矩插值表中對應全部舵偏角特征點的鉸鏈力矩梯度dMh，得到鉸鏈力矩梯度插值表；

Step3：建立舵系統負載狀態指示值插值表，對鉸鏈力矩梯度表中的鉸鏈力矩數值進行歸一化，得到表中所有鉸鏈力矩梯度對應的舵系統負載狀態指示值KdMh，作為舵系統負載狀態指示值插值表；

Step4：針對指示值分區進行多系統控制參數設計；

Step5：飛行過程中，根據實時得到的信息作為舵系統控制參數選擇的輸入；

Step6：根據輸入參數在舵系統負載狀態指示值插值表中進行插值計算，得到舵系統負載狀態指示值；

Step7：根據舵系統負載狀態指示值所在分區，得到對應的舵系統控制參數，用該控制參數對舵系統進行控制。

2.根據權利要求1所述的一種基于鉸鏈力矩變參數的飛行器空氣舵系統控制方法，其特征在于，所述Step1中建立鉸鏈力矩插值表包括以下步驟：

在飛行器舵系統控制設計時，對總體方案中確定的舵面構型，給出鉸鏈力矩系數計算的插值表，鉸鏈力矩Mh的計算公式為：

Mh＝mh(d,x₁,x₂,x₃…x_i…x_n-1)·Q·S·B

其中，mh為鉸鏈力矩系數，根據飛行器氣動設計結果由n維自變量插值計算得到，n為對鉸鏈力矩系數有影響的參數個數，n的取值與飛行器實際情況有關；d為舵偏角；x_i為計算鉸鏈力矩系數的除舵偏角以外其他的插值自變量，i為取值范圍從1至n-1的整數；Q為流經舵面的動壓；B為舵面弦長；S為舵面面積；

對于指定的舵系統，舵面弦長B與舵面面積S為確定值，對于全部的飛行條件，鉸鏈力矩插值表中鉸鏈力矩Mh為d，x₁，x₂，x₃，…，x_n-1及Q的插值計算結果，鉸鏈力矩插值表維數為鉸鏈力矩Mh所有自變量維數的乘積；

鉸鏈力矩系數計算所使用的各維插值自變量可以按照氣動專業給出的顆粒度選擇，也可以根據飛行器計算機的計算能力降低網格密度，動壓自變量的顆粒度可以根據需要選取。

3.根據權利要求2所述的一種基于鉸鏈力矩變參數的飛行器空氣舵系統控制方法，其特征在于，所述Step1中鉸鏈力矩系數為三維插值表的計算結果，自變量分別為舵偏角、攻角和馬赫數，鉸鏈力矩Mh的計算公式為：

Mh＝mh(d,afa,Ma)·Q·S·B

其中，mh為鉸鏈力矩系數；afa為攻角；Ma為馬赫數；Q為飛行動壓。

4.根據權利要求3所述的一種基于鉸鏈力矩變參數的飛行器空氣舵系統控制方法，其特征在于，所述Step2中建立鉸鏈力矩梯度插值表步驟中，鉸鏈力矩梯度計算公式為：

其中，dMh為鉸鏈力矩梯度；Mh₂為飛行器在(d₀+Δd)，x₁，x₂，x₃，…，x_n，Q條件下計算得到的鉸鏈力矩；d₀為設計范圍內任一舵偏角，用于鉸鏈力矩梯度插值表的計算生成，設計時在d的每一個插值區間選取不少于1個；Mh₁為飛行器在d₀，x₁，x₂，x₃，…，x_n-1，Q條件下計算得到的鉸鏈力矩，鉸鏈力矩梯度插值表的維數為鉸鏈力矩梯度dMh所有自變量維數的乘積。