[發明專利]一種考慮飛行品質的飛行器模型參數設計方法

在審

• 申請號: 202110707329.1
• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN113486605A
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 曹瑞;劉燕斌;唐悅;陸宇平
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F30/15;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 王路

1.一種考慮飛行品質的飛行器模型參數設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1、選取待設計模型參數；

步驟S2、模型參考動態逆設計；

步驟S3、構建包含模型參數的閉環系統模型；

步驟S4、構建閉環性能指標；

步驟S5、基于保護映射求取模型參數可行范圍；

步驟S6、分析飛行器閉環系統飛行品質，驗證準確性。

2.根據權利要求1所述的考慮飛行品質的飛行器模型參數設計方法，其特征在于，所述步驟S1中，所述模型參數為飛行器本體氣動參數，包括C_Lα,C_mα,C_me，其中，C_Lα表示迎角所產生的升力系數，C_mα為俯仰力矩系數隨迎角的偏導數，也稱縱向穩定性導數，C_me為俯仰力矩系數隨升降舵δ_e的偏導數。

3.根據權利要求1所述的考慮飛行品質的飛行器模型參數設計方法，其特征在于，所述步驟S2中，模型參考動態逆設計，包括以下步驟：

S21、構建模型參考動態逆控制

輸入指令經理想參考模型生成理想跟蹤指令，與飛行器狀態反饋信號綜合，通過比例積分補償器生成控制指令輸入動態逆內回路，計算獲得最終控制變量作為飛行器的輸入；

所述理想參考模型的輸入為桿位移指令C_pitch，輸出為俯仰角速率指令q_ref，C_pitch、q_ref之間的關系為：

其中，ω_t、ζ_t分別為目標飛行品質要求下，對應的短周期頻率、短周期軌跡響應頻率及阻尼特性。

S22、設計比例積分補償器

俯仰軸補償器的理想參考模型中，k_p＝2ζ_tω_t,其中，k_p為比例系數，k_i為積分系數，ω_t和ζ_t分別為目標飛行品質要求下，對應的短周期頻率和阻尼比。

4.根據權利要求1所述的考慮飛行品質的飛行器模型參數設計方法，其特征在于，所述步驟S3中，構建包含模型參數的閉環系統模型，包括以下步驟：

提取飛行器短周期中飛行迎角α-升降舵偏角δ_e以及俯仰角速率q-升降舵偏角δ_e通道的傳遞函數；

結合步驟S2提出的所述模型參考動態逆設計，獲得滿足目標飛行品質{σ_t,ω_t,ζ_t}要求的飛行器短周期目標指令，其中，σ_t、ω_t和ζ_t分別為目標飛行品質要求下，對應的衰減系數、短周期頻率和阻尼比；

根據所述傳遞函數及所述飛行器短周期目標指令，建立飛行器短周期閉環模型。