一种大静不稳定度飞行器弹性稳定控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种大静不稳定度飞行器弹性稳定控制系统及控制方法，通过建立飞行器控制系统设计模型，选取气动力矩系数优化变量；通过弹道与姿态联合优化，降低气动力矩系数；并根据气动力矩系数设定值进行幅值相位稳定网络切换系数的选择，选取气动力矩系数较小区域，进行弹性幅值稳定网络设计，气动力矩系数较大区域，进行弹性相位稳定网络设计，实现飞行器幅值稳定和相位稳定的控制切换，保证飞行器的全频段频域稳定，该方法解决了大静不稳定度细长飞行器的弹性稳定控制难题，可广泛应用于飞行器姿态控制系统设计中。

【技术实现步骤摘要】
一种大静不稳定度飞行器弹性稳定控制系统及控制方法
本专利技术涉及一种大静不稳定度细长飞行器弹性稳定控制系统及控制方法，属于飞行器姿态控制系统设计领域，可广泛应用于细长飞行器的弹性稳定设计中。
技术介绍
大静不稳定度细长飞行器，由于静不稳定度较大，要求刚体控制截频较高，以保证刚体稳定控制，而细长体飞行器的弹体弹性频率较低，从而导致飞行器的刚体控制截频与弹体一阶弹性频率接近，刚体稳定与弹性稳定矛盾突出。如采用传统飞行器频域设计方法，进行飞行器弹性幅值稳定，则由于弹性滤波对刚体相位影响过大，将导致刚体相位裕度过低甚至刚体不稳定。因此，需要开展大静不稳定度细长飞行器弹性稳定控制方法的研究，寻求能实现大静不稳定度细长飞行器稳定控制的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种大静不稳定度飞行器弹性稳定控制方法，该方法以解决大静不稳定度细长飞行器弹性稳定控制难题为目的，开展弹道与姿控联合优化设计，并进行姿态控制方法优化设计，解决了大静不稳定度细长飞行器的弹性稳定控制难题，该方法可广泛应用于飞行器姿态控制系统设计中。本专利技术的另外一个目的在于提供一种大静不稳定度飞行器弹本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大静不稳定度飞行器弹性稳定控制方法，其特征在于：包括：建立飞行器控制系统设计模型，得到气动力矩系数模型，将气动力矩系数作为弹道优化参数；调整弹道程序攻角，根据所述气动力矩系数模型计算气动力矩系数，使气动力矩系数最大值达到第一气动力矩系数设定值，并取气动力矩系数最大值达到第一气动力矩系数设定值的弹道作为标准弹道；根据所述标准弹道建立包含幅值相位稳定网络切换系数的控制方程，并根据第二气动力矩系数设定值进行所述幅值相位稳定网络切换系数的选择，实现飞行器幅值稳定和相位稳定的控制切换。

【技术特征摘要】
1.一种大静不稳定度飞行器弹性稳定控制方法，其特征在于：包括：建立飞行器控制系统设计模型，得到气动力矩系数模型，将气动力矩系数作为弹道优化参数；调整弹道程序攻角，根据所述气动力矩系数模型计算气动力矩系数，使气动力矩系数最大值达到第一气动力矩系数设定值，并取气动力矩系数最大值达到第一气动力矩系数设定值的弹道作为标准弹道；根据所述标准弹道建立包含幅值相位稳定网络切换系数的控制方程，并根据第二气动力矩系数设定值进行所述幅值相位稳定网络切换系数的选择，实现飞行器幅值稳定和相位稳定的控制切换。2.根据权利要求1所述的大静不稳定度飞行器弹性稳定控制方法，其特征在于：所述建立的飞行器控制系统设计模型如下：其中：Δθ为弹道倾角偏差，为弹道倾角偏差变化率，Δα为攻角偏差，为俯仰等效舵偏角，αw为风攻角，为合成干扰力系数，为俯仰角偏差，为合成干扰力矩系数，为弹性振动第i次振型广义坐标，为弹性振动第i次振型广义速度；为弹性振动第i次振型广义加速度；ωfi为弹性振动第i次振型固有频率，ξi为弹性振动第i次振型阻尼系数，为惯组敏感的俯仰角偏差，为俯仰偏差角速度；为俯仰偏差角加速度；Wi'(Xg)为惯组安装处第i次振型斜率；c1f为升力系数；c2f为引力系数；c3f为控制力系数；c′1f为风干扰对应的升力系数。3.根据权利要求2所述的大静不稳定度飞行器弹性稳定控制方法，其特征在于：根据建立的飞行器控制系统设计模型得到气动力矩系数模型如下：其中：b2f为气动力矩系数；Cmz为俯仰力矩系数，lk为参考长度，α为弹道程序攻角，q为动压，Sm为参考面积，Jz1为转动惯量。4.根据权利要求1所述的大静不稳定度飞行器弹性稳定控制方法，其特征在于：所述第一气动力矩系数设定值-b2fmax1取值为25～35。5.根据权利要求1所述的大静不稳定度飞行器弹性稳定控制方法，其特征在于：根据所述标准弹道建立含幅值相位稳定网络切换系数的控制方程如下：其中：为俯仰舵偏角，为俯仰通道静态增益，Kfx为幅值相位稳定网络切换系数，为俯仰通道幅值稳定网络，为俯仰通道相位稳定网络，为俯仰角偏差。6.根据权利要求1所述的大静不稳定度飞行器弹性稳定控制方法，其特征在于：所述含幅值相位稳定网络切换系数Kfx取值为1或0。7.根据权利要求6所述的大静不稳定度飞行器弹性稳定控制方法，其特征在于：所述第二气动力矩系数设定值-b2fmax2取值为10～20。8.根据权利要求1～7之一所述的大静不稳定度飞行器弹性稳定控制方法，其特征在于：根据第二气动力矩系数设定值进行所述幅值相位稳定网络切换系数的选择的具体方法为：若-b2f＜-b2fmax2，则Kfx＝1，若-b2f≥-b2fmax2，则Kfx＝0。9.根据权利要求8所述的大静不稳定度飞行器弹性稳定控制方法，其特征在于：当Kfx＝1时，实现飞行器幅值稳定控制，所述飞行器幅值稳定的控制方程为：当Kfx＝0时，实现飞行器相位稳定控制，所述飞行器相位稳定的控制方程为：10.根据权利要求5～7之一所述的大静不稳定度飞行器弹性稳定控制方法，其特征在于：所述俯仰通道幅值稳定网络与俯仰通道相位稳定网络的具体表示形式如下：其中：ω1，ω2，ω3，ω4，ω5，ω6，ω7，ω8，ω9，ω10，ω11，ω12为转折频率；ξ3，ξ4，ξ5，ξ6，ξ7，ξ8，ξ9，...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝学军，赵长见，宋志国，陈轶迪，方平，刘海亮，卜奎晨，赵志芳，赵俊锋，刘博，涂建秋，
申请(专利权)人：中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11