[發(fā)明專利]一種陣風(fēng)響應(yīng)飛行試驗方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210116081.6
• 申請日: 2022-01-28
• 公開（公告）號: CN114611345A
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳志剛;邱祈生;楊超
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/28;G06F30/15;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實專利事務(wù)所 11121
• 代理人: 周長琪

1.一種陣風(fēng)響應(yīng)飛行試驗方法，其特征在于，設(shè)置舵面時域控制輸入求解框架求解飛機舵面的時域控制輸入，在無風(fēng)條件下，通過舵面偏轉(zhuǎn)控制飛機模擬陣風(fēng)響應(yīng)運動；所述的舵面時域控制輸入求解框架包括飛機數(shù)學(xué)模型模塊和最優(yōu)化求解模塊；其中，飛機數(shù)學(xué)模型模塊建立理論陣風(fēng)響應(yīng)時域模型，計算飛機的陣風(fēng)響應(yīng)運動量；最優(yōu)化求解模塊通過最優(yōu)化方法求解舵面時域控制輸入，使得飛機在舵面控制下產(chǎn)生的運動和陣風(fēng)響應(yīng)運動相差最小。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的方法中，首先根據(jù)不同構(gòu)型的飛機和具體試驗要求確定實際需要模擬的陣風(fēng)響應(yīng)運動量，需要模擬的陣風(fēng)響應(yīng)運動量包括飛機質(zhì)心處的垂直加速度和俯仰角；然后根據(jù)確定的模擬陣風(fēng)響應(yīng)運動量選取控制舵面，包括：若單獨模擬飛機的俯仰運動，選取俯仰力矩系數(shù)較大的控制舵面；若單獨模擬飛機的垂直運動，選取升力系數(shù)較大的控制舵面；若同時模擬飛機俯仰和垂直運動，則同時使用所選取的兩種類型舵面。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的舵面時域控制輸入求解框架求解飛機舵面的時域控制輸入，包括如下步驟：

步驟1，根據(jù)需要模擬的陣風(fēng)的時域表達形式w_g(t)，計算預(yù)先給定的時間域[t₀,t_n]內(nèi)的風(fēng)速，t表示t時刻；將計算的風(fēng)速輸入飛機數(shù)學(xué)模型模塊，并令飛機舵面的控制輸入u_c為零，得到飛機的陣風(fēng)響應(yīng)運動量y(x,t)，將y(x,t)作為舵面控制飛機所需要模擬的理想陣風(fēng)響應(yīng)運動；其中，飛機的陣風(fēng)響應(yīng)運動量包括飛機質(zhì)心處的垂直加速度和俯仰角，狀態(tài)變量x＝[x_ae x_ac]^T，x_ae為飛機狀態(tài)變量，x_ae為舵機狀態(tài)變量；

步驟2，將時間域[t₀,t_n]分為n個時刻，在t_i(0≤i≤n)時刻給定初始舵面的控制輸入并輸入到飛機數(shù)學(xué)模型模塊中，令理論陣風(fēng)響應(yīng)時域模型中的風(fēng)速輸入為零，計算得到飛機在控制下的陣風(fēng)響應(yīng)運動量x_i為t_i時刻的狀態(tài)變量；

步驟3，按照步驟1計算在t_i時刻飛機所需要模擬的理想陣風(fēng)響應(yīng)運動y(x_i,t_i)，然后計算y(x_i,t_i)與的運動偏差其中m為需要模擬的飛機運動數(shù)量；為了使所述運動偏差最小，將作為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，利用無約束問題求解的最優(yōu)化求解方法，基于理論陣風(fēng)響應(yīng)時域模型求解得到零陣風(fēng)輸入下的飛機舵面的最優(yōu)化控制輸入

步驟4，在時間域[t₀,t_n]的n個時刻內(nèi)重復(fù)步驟2和3，求解得到最優(yōu)化的飛機舵面的時域控制輸入

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述的步驟1需要模擬的陣風(fēng)分為離散陣風(fēng)和連續(xù)紊流兩類。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法，單獨模擬飛機的俯仰運動時選取升降舵；單獨模擬飛機的垂直運動時，選取副翼。