一种垂直/短距起降飞机飞行控制方法技术

本发明专利技术提出了一种垂直/短距起降飞机过渡过程控制方法，其特征包括模型线性化、计算期望力矩、消元、使用最速下降法进行优化等计算步骤，通过设计最优化目标与执行器罚函数，在优先控制姿态的前提下，使飞机水平加速(或减速)最大，并使转角以最快速度趋向于期望数值，从而以最快的速度完成过渡过程控制。该方法通过最速梯度下降方法，全面考虑执行器执行能力，可以以较短的时间和平稳的姿态完成过渡过程。同时，在机载计算机上运行时，该方法具有迭代次数少、计算量小的优点，可以在计算能力一般的飞控计算机上部署。

【技术实现步骤摘要】
一种垂直/短距起降飞机飞行控制方法
本专利技术涉及垂直/短距起降飞机飞行控制方法，属于飞行控制

技术介绍
垂直/短距起降飞机是指能够垂直或者在很短距离着陆和起飞的固定翼飞机。该类飞机兼顾了固定翼飞机高效的气动效率和传统旋翼飞机起降灵活的特性，在军事、民用上有广泛的应用。垂直/短距飞机具有低速悬停、高速巡航和过渡过程三种飞行状态。其中过渡过程因要经历较大的速度变化，整个受控对象呈现强耦合强非线性的特点，给控制方法带来了很大的挑战。传统的控制方法很难在轨迹控制质量、计算量和存储量方面保持平衡，从而难以取得满意的控制效果。目前，垂直/短距起降飞机的过渡过程控制方法主要有增益预置法、鲁棒控制法、统一速度控制法、动态逆控制法等。这些控制方法难以在考虑执行器执行能力的情况下，同时兼顾过渡过程时间和过渡过程的轨迹质量。最后，在控制过程中往往需要对高维度的矩阵进行求逆运算，计算和存储开销大，不适于机载计算机实时处理运算。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种鲁棒性好、计算量小的垂直/短距起降飞机飞行控制方法。垂直短距飞机的过渡过程具有强耦合、强非线性的特点，而过渡过程控制的重点在于控制前本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种垂直/短距起降飞机飞行控制方法，其特征在于包括以下步骤：S1.设计垂直/短距飞机的优化目标函数为J＝‑ρ1Fx+ρ2δN；其中Fx是动力系统产生的前向力，δN代表角度，ρ1和ρ2均为可调参数，范围均为(0,10)；S2.针对垂直/短距起降飞机执行器执行能力设计罚函数；对于位置饱和，罚函数形式为cp＝1/(Ph‑u‑Δu)+1/(Δu+u‑Pl)，其中u是当前执行器位置，Ph和Pl分别是执行器的位置极限，Δu是待优化变量，cp是罚函数数值；对于速率饱和，罚函数形式为cir＝max(0,Δui2‑(Ri/ωi)2)，其中Ri是执行器最大速率，ωi是执行器带宽；S3.确定控制器切换条件；对于...

【技术特征摘要】
1.一种垂直/短距起降飞机飞行控制方法，其特征在于包括以下步骤：S1.设计垂直/短距飞机的优化目标函数为J＝-ρ1Fx+ρ2δN；其中Fx是动力系统产生的前向力，δN代表角度，ρ1和ρ2均为可调参数，范围均为(0,10)；S2.针对垂直/短距起降飞机执行器执行能力设计罚函数；对于位置饱和，罚函数形式为cp＝1/(Ph-u-Δu)+1/(Δu+u-Pl)，其中u是当前执行器位置，Ph和Pl分别是执行器的位置极限，Δu是待优化变量，cp是罚函数数值；对于速率饱和，罚函数形式为cir＝max(0,Δui2-(Ri/ωi)2)，其中Ri是执行器最大速...

【专利技术属性】
技术研发人员：程志强，朱纪洪，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11