飞行器控制系统的稳定性判别方法和判别系统技术方案

本申请公开了一种飞行器控制系统的稳定性判别方法和判别系统，所述飞行器控制系统用于多个舵机的控制，所述稳定性判别方法包括以下步骤：监测每个所述舵机的控制角δ

【技术实现步骤摘要】
飞行器控制系统的稳定性判别方法和判别系统
本申请涉及电力
，特别涉及一种飞行器控制系统的稳定性判别方法和判别系统。
技术介绍
舵机在现代工业中应用十分广泛，在多个应用场景中，控制系统包含多个舵机，多个舵机由中央控制器或综控计算机进行控制，采集各个舵机的实时输出角度(以下简称反馈角)，进行上层决策后，再对各个舵机进行角度控制(以下简称控制角)，在系统正常情况下，反馈角会跟随控制角，保持系统平衡工作。当飞行器的控制系统因为受到某种扰动或冲击开始失去稳定时，对某些舵机控制的角度会持续增大，若控制系统此时不采取措施加以控制，则对某些舵机的控制角将趋于无穷大，直至舵机没有输出控制角度的能力，而控制角会因为控制系统没有受控继续增加，以此循环，直至控制系统彻底崩溃。例如飞行器控制系统中，靠舵机进行姿态控制，而舵机的控制依靠其内部的舵机输出，舵机输出角度受到中央计算机的控制(控制角)，并将实际转动的角度反馈给计算机(反馈角)，当飞行器受扰姿态偏离轨道时，控制角增大，若扰动达到一定程度，舵机输出到极限角度也不能满足飞行器的姿态稳定，则飞行器姿态会愈发偏离，控制角也会越来越大，直至系统失去稳定。可见，及时有效地判断飞行器的控制系统是否失稳对于保障需要控制多个舵机正常工作的控制系统来说是非常有必要的。
技术实现思路
本申请实施例提供一种飞行器控制系统的稳定性判别方法和判别系统，其能够快速准确对多舵机运行场景下的飞行器控制系统的稳定性进行判断，以向飞行器控制系统后续的控制措施提供依据。>一方面，本申请实施例提供了一种飞行器控制系统的稳定性判别方法，所述飞行器控制系统用于多个舵机的控制，所述稳定性判别方法包括以下步骤：监测每个所述舵机的控制角δi；根据监测到的所有所述舵机的控制角δi，换算所述舵机的控制角δi为所述飞行器控制系统的惯量中心坐标系下的相对控制角θi；根据所有所述舵机的相对控制角θi，合成欧几里得范数R，并求解所述欧几里得范数R的一阶导数；根据所述一阶导数判断所述飞行器控制系统是否稳定。在本实施例中，优选地，所述根据监测到的所有所述舵机的控制角δi，换算所述舵机的控制角δi为所述飞行器控制系统的惯量中心坐标系下的相对控制角θi的具体步骤为：根据所有所述舵机的惯性时间常数Mi和控制角δi，计算所述飞行器控制系统的惯量中心角度δCOI；将所述舵机的控制角δi减去所述惯量中心角度δCOI，得到所述舵机的相对控制角θi。优选地，所述根据所有所述舵机的惯性时间常数Mi和控制角δi，计算所述飞行器控制系统的惯量中心角度δCOI的计算公式为：式中，δCOI为惯量中心角度；δi为第i个舵机的控制角；Mi为第i个舵机的惯性时间常数；优选地，所述根据所有所述舵机的相对控制角θi，合成欧几里得范数R的计算公式为：式中，R为欧几里得范数，n为所述舵机的数量；θi为第i个舵机的相对控制角。优选地，在判断所述飞行器控制系统是否稳定之后，所述判别方法还包括：若判断所述飞行器控制系统稳定，则继续监测每个所述舵机的控制角δi。优选地，所述根据所述一阶导数判断飞行器控制系统是否稳定的具体步骤为：根据所述欧几里得范数R的一阶导数，输出该一阶导数波形；根据所述一阶导数波形，判断当所述一阶导数大于零时是否存在极小值，若是，所述飞行器控制系统失稳，否则，所述飞行器控制系统稳定。优选地，所述根据所述一阶导数判断飞行器控制系统是否稳定的具体步骤为：求解所述欧几里得范数R的二阶导数；判断所述一阶导数、所述二阶导数是否同时大于零，若是，所述飞行器控制系统失稳，否则，所述飞行器控制系统稳定。优选地，在求解所述欧几里得范数R的一阶导数之后，所述稳定性判别方法还包括：求解所述欧几里得范数R的二阶导数、三阶导数；设定在已知时刻t0时，所述一阶导数、二阶导数、三阶导数分别为b1、b2、b3；当所述b1、b2、b3满足b1＜0，b2＜0，b3＞0，2b1b3-b22＞0时，预测所述飞行器控制系统在时刻t发生失稳，其中另一方面，本申请实施例还提供了一种飞行器控制系统的稳定性判别系统，所述飞行器控制系统用于多个舵机的控制，所述稳定性判别系统包括：监测装置，其用于监测每个所述舵机的控制角δi；惯量中心换算装置，其用于根据监测到的所有所述舵机的控制角δi，换算所述舵机的控制角δi为所述飞行器控制系统的惯量中心坐标系下的相对控制角θi；运算装置，其用于根据所有所述舵机的相对控制角θi，合成欧几里得范数R，并求解所述欧几里得范数R的一阶导数；判别装置，其用于根据所述一阶导数判断所述飞行器控制系统是否稳定。在本实施例中，优选地，所述惯量中心换算装置包括：计算单元，其用于根据所有所述舵机的惯性时间常数Mi和控制角δi，计算所述飞行器控制系统的惯量中心角度δCOI；换算单元，其用于将所述舵机的控制角δi减去所述惯量中心角度δCOI，得到所述舵机的相对控制角θi。本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：本申请实施例提供了一种飞行器控制系统的稳定性判别方法和判别系统，对多个舵机的控制角进行惯量中心的非线性变换得到相对控制角，并对所有的相对控制角进行欧几里得范数的合成，求解欧几里得范数的一阶导数，根据该一阶导数的变化情况判断飞行器控制系统是否失稳，为飞行器控制系统后续的控制措施提供依据。其次，本申请实施例还可以用于预测飞行器控制系统发生失稳的时刻，能够提前采取控制措施预防飞行器控制系统失稳。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请实施例提供的一种飞行器控制系统的稳定性判别方法的流程框图；图2为本申请实施例提供的一种飞行器控制系统的稳定性判别方法的具体流程框图；图3为本申请实施例提供的一种飞行器控制系统的稳定性判别系统的结构框图；图4为本申请实施例提供的惯量中心换算装置的结构框图。具体实施方式为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。参见图1所示，本申请实施例提供一种飞行器控制系统的稳定性判别方法，所述飞行器控制系统用于多个舵机的控制，所述稳定性判别方法包括以下步骤：步骤S1：监测每个所述舵机的控制角δi；步骤S2：根据监测到的所有所述舵本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种飞行器控制系统的稳定性判别方法，其特征在于，所述飞行器控制系统用于多个舵机的控制，所述稳定性判别方法包括以下步骤：/n监测每个所述舵机的控制角δ

【技术特征摘要】
1.一种飞行器控制系统的稳定性判别方法，其特征在于，所述飞行器控制系统用于多个舵机的控制，所述稳定性判别方法包括以下步骤：
监测每个所述舵机的控制角δi；
根据监测到的所有所述舵机的控制角δi，换算所述舵机的控制角δi为所述飞行器控制系统的惯量中心坐标系下的相对控制角θi；
根据所有所述舵机的相对控制角θi，合成欧几里得范数R，并求解所述欧几里得范数R的一阶导数；
根据所述一阶导数判断所述飞行器控制系统是否稳定。


2.如权利要求1所述的飞行器控制系统的稳定性判别方法，其特征在于，所述根据监测到的所有所述舵机的控制角δi，换算所述舵机的控制角δi为所述飞行器控制系统的惯量中心坐标系下的相对控制角θi的具体步骤为：
根据所有所述舵机的惯性时间常数Mi和控制角δi，计算所述飞行器控制系统的惯量中心角度δCOI；
将所述舵机的控制角δi减去所述惯量中心角度δCOI，得到所述舵机的相对控制角θi。


3.如权利要求2所述的飞行器控制系统的稳定性判别方法，其特征在于，所述根据所有所述舵机的惯性时间常数Mi和控制角δi，计算所述飞行器控制系统的惯量中心角度δCOI的计算公式为：



式中，δCOI为惯量中心角度；δi为第i个舵机的控制角；Mi为第i个舵机的惯性时间常数；


4.如权利要求2或3所述的飞行器控制系统的稳定性判别方法，其特征在于，所述根据所有所述舵机的相对控制角θi，合成欧几里得范数R的计算公式为：



式中，R为欧几里得范数，n为所述舵机的数量；θi为第i个舵机的相对控制角。


5.如权利要求1所述的飞行器控制系统的稳定性判别方法，其特征在于，在判断所述飞行器控制系统是否稳定之后，所述判别方法还包括：
若判断所述飞行器控制系统稳定，则继续监测每个所述舵机的控制角δi。


6.如权利要求1所述的飞行器控制系统的稳定性判别方法，其特征在于，所述根据所述一阶导数判断飞行器控制系统是否稳定的具...

【专利技术属性】
技术研发人员：王佳丽，陈芳，丁波，宋长哲，秦春，张红，许卫国，邵志浩，卢红海，杜鹏，
申请(专利权)人：湖北航天技术研究院总体设计所，
类型：发明
国别省市：湖北;42