[發明專利]一種飛行器非線性非定常氣動載荷修正系統

有效

• 申請號: 202211053328.0
• 申請日: 2022-08-30
• 公開（公告）號: CN115328185B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 劉義;王東豪;高曉瓊;柴振達;閆貫博
• 申請（專利權）人: 北京京航計算通訊研究所
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08;G05D1/10
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所有限公司 11386
• 代理人: 龐許倩

1.一種飛行器非線性非定常氣動載荷修正系統，其特征在于，包括飛行器模型和內反饋回路、外反饋回路；其中，

所述飛行器模型，用于在非線性非定常氣動載荷下，輸出飛行器的實際姿態角和實際角速度；

所述外反饋回路，用于基于期望姿態角和所述實際姿態角進行處理，獲得參考角速度；

所述內反饋回路，用于對所述實際角速度和參考角速度進行處理，獲得非線性非定常氣動載荷的估計值，并輸出相應的補償控制指令至飛行器，對非線性非定常氣動載荷進行修正，所述內反饋回路包括內回路指令濾波器、自適應控制器和內回路反步控制器；

所述內回路指令濾波器，用于對所述參考角速度進行濾波；

所述自適應控制器，用于對所述實際角速度和濾波后的參考角速度進行處理，獲得非線性非定常氣動載荷的估計值；

所述內回路反步控制器，用于基于所述實際角速度、濾波后的參考角速度和所述非線性非定常氣動載荷的估計值，將自身重構為自適應攝動補償控制器，輸出相應的補償控制指令。

2.根據權利要求1所述的飛行器非線性非定常氣動載荷修正系統，其特征在于，所述外反饋回路包括外回路指令濾波器和外回路反步控制器；

所述外回路指令濾波器，用于對期望姿態角進行濾波；

所述外回路反步控制器，用于對所述實際姿態角和濾波后的期望姿態角進行處理，獲得參考角速度。

3.根據權利要求1所述的飛行器非線性非定常氣動載荷修正系統，其特征在于，所述飛行器模型，描述為：

其中，輸入變量u＝[δ_a,δ_e,δ_r,δ_y,δ_z]^T，δ_a表示副翼控制輸入，δ_e表示升降舵控制輸入，δ_r表示方向舵控制輸入，δ_y表示橫側向推力矢量輸入，δ_z表示縱向推理矢量輸入；外回路狀態變量x₁＝[α?β?φ]^T，α表示迎角，β表示偏航角，φ表示滾轉角；內回路狀態變量x₂＝[p?q?r]^T，p表示俯仰角速度，q表示偏航角速度，r表示滾轉角速度；中的各元素均為氣動參數，δC_lβ是橫滾靜穩定性導數，δC_m是縱向靜穩定性導數，是縱向過失速導數，δC_nβ是航向靜穩定性導數；

f₂的表達式如下所示：

其中，f_p(·)、f_q(·)和f_r(·)分別表示俯仰通道、偏航通道和滾轉通道的非線性狀態函數，記x₀,y₀,z₀分別為飛機質心在地軸系三個坐標軸的投影，則I₁₁,I₂₂,I₃₃分別表示機身繞x₀軸的轉動慣量、機身繞y₀軸的轉動慣量和機身繞z₀軸的轉動慣量，I₁₃表示機身在x₀-z₀軸上的慣性積，分別為俯仰氣動力矩、偏航氣動力矩和滾轉氣動力矩；

G₁和G₂為控制效率分配矩陣；為氣動和結構復合參數矩陣；

角速率通道氣動參數攝動模型，表示為：

θ₂＝θ_2,0+Δθ₂

上式中各項均為參數向量，各參數向量中的各元素表達式如下所示：

其中，帶下標r的氣動系數為飛機的靜態氣動參數，方程組等號左側為整體氣動參數，κ_i,i＝1,2,3,4,5是氣動參數攝動系數，當攝動為0時，氣動參數攝動系數值為0；當攝動不為0時，滿足1≤|κ_i|≤10，整體氣動參數為靜態氣動參數與攝動系數的和。