一种基于过载控制的飞行器侧向并行质心控制方法技术

本发明专利技术是关于一种基于过载控制的飞行器侧向并行质心控制方法。其通过安装KY‑INS300光纤组合导航系统测量飞行器的侧向加速度、速度与位置信号。一方面由加速度信号转换得到过载信号，再进行非线性滞后校正，与比例积分，得到基于侧向过载而非侧向过载误差的过载综合信号直接输送给偏航舵系统。另一方面，由侧向位置信号与期望的位置指令信号对比得到侧向位置误差信号，再进行非线性超前校正与非线性积分，得到位置误差综合信号，直接输送给飞行器偏航舵系统。这样通过过载与位置误差并行控制的方法，使得飞行器侧向质心控制，由于过载信号的引入，具有较好的快速性，又具有较好的阻尼特性，而且具有方案简单，测量简单的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于过载控制的飞行器侧向并行质心控制方法
本专利技术涉及飞行器稳定与转弯控制领域，具体而言，涉及一种基于过载控制的飞行器侧向并行质心控制方法。
技术介绍
传统的飞行器侧向质心运动，除了非常规的BTT方式的侧滑转弯外，一般采用的是以姿态控制为核心的侧滑转弯方式，即以姿态稳定回路为内回路，再由质心误差的PID回路为外回路生成综合信号驱动内回路，其本质上是一种内外环镶嵌的串联方式。当然，对于过载控制体制的某些机动性较强的飞行器，其侧向质心运动也有采用质心误差驱动过载稳定回路的方式，其本质仍然是有位置误差信号生成过载指令信号，再驱动飞行器进行过载指令跟踪与稳定，其本质仍然是串联方式，因此前后级的快慢回路设计时间常数必须拉开几倍差距，导致系统快速性难以提高。基于以上背景原因，本专利技术提出一种采用过载综合信号与位置综合信号并行控制的方法，不采用过载误差驱动，同时过载综合信号又能提供较好的快速性与阻尼特性，使得整个侧向控制系统具有非常令人满意的动态性能。需要说明的是，在上述
技术介绍
部分专利技术的信息仅用于加强对本专利技术的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于过载控制的飞行器侧向并行质心控制方法，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的控制精度、快速性与稳定裕度难以同时兼顾的问题。根据本专利技术的一个方面，提供一种基于过载控制的飞行器侧向并行质心控制方法，包括以下步骤：步骤S10，在飞行器上安装KY-INS300光纤组合导航系统，测量飞行器的侧向加速度、侧向速度、侧向位置，并将侧向位置与期望的侧向指令信号进行对比，得到侧向位置误差信号；步骤S20，根据所述的过载测量信号，设计滞后校正器，得到过载滞后校正信号，然后对过载信号进行比例放大与积分，分别得到过载比例与积分信号；步骤S30，根据所述的过载比例信号、过载积分信号以及过载滞后信号，进行线性叠加，得到过载综合信号；步骤S40，根据所述的侧向位置误差信号，设计非线性超前校正器，得到侧向位置误差超前校正信号，并根据侧向位置误差信号，进行非线性积分，得到侧向位置误差的非线性积分信号；步骤S50，根据所述的侧向位置误差信号超前校正信号与侧向位置误差积分信号以及侧向位置误差信号，进行非线性叠加，得到位置误差综合信号，再与过载综合信号进行并行叠加，得到最终的偏航通道控制信号，输送给飞行器偏航舵系统，得到飞行器的偏航舵控制信号，实现飞行器的侧向精准位置跟踪。在本专利技术的一种示例实施例中，在飞行器上安装KY-INS300光纤组合导航系统，测量飞行器的侧向加速度、侧向速度、侧向位置，并将侧向位置与期望的侧向指令信号进行对比，得到侧向位置误差信号包括：ez＝z-zd；其中az为通过安装的KY-INS300光纤组合导航系统测量测量飞行器的侧向加速度，vz为飞行器侧向速度的测量信号，z为飞行器侧向位置测量信号，zd为根据飞行器的侧向任务设定侧向期望位置信号，ez为侧向位置误差信号。在本专利技术的一种示例实施例中，根据所述的过载测量信号，设计滞后校正器，得到过载滞后校正信号，然后对过载信号进行比例放大与积分，分别得到过载比例与积分信号包括：D2＝(nz(n+1)-nz(n))T4；nz1(n+1)＝nz1(n)+D1T5；nz2＝k1nz；nz3＝k2∫nzdt；其中az为所述的加速度测量信号，nz为侧向过载信号，g为重力加速度信号，取值g＝9.8即可。nz1为过载滞后校正信号，T1、T2、T3、T4、T5、k1、k2为常值参数，其详细设计见后文案例实施。nz2为过载比例信号，nz3为过载积分信号。在本专利技术的一种示例实施例中，根据所述的过载比例信号、过载积分信号以及过载滞后信号，进行线性叠加，得到过载综合信号包括：unz＝-k3uz1-uz2-uz3；其中nz2为所述的过载比例信号、nz3为过载积分信号，nz1为过载滞后信号，unz为最终的过载综合信号，k3为常值参数，其详细设计见后文案例实施。在本专利技术的一种示例实施例中，根据所述的侧向位置误差信号，设计非线性超前校正器，得到侧向位置误差超前校正信号，并根据侧向位置误差信号，进行非线性积分，得到侧向位置误差的非线性积分信号包括：D3＝(ez(n)-ez1(n)+T2aD4-f2)/T1a；D4＝(ez(n+1)-ez(n))T4a；ez1(n+1)＝ez1(n)+D3T5a；其中ez为所述的侧向位置误差信号，ez1为侧向位置误差超前校正信号，T1a、T2a、T3a、T4a、T5a、c1、c2为常值参数，其详细设计见后文案例实施。ez2为侧向位置误差非线性积分信号，dt表示对时间信号积分。在本专利技术的一种示例实施例中，根据所述的侧向位置误差信号超前校正信号与侧向位置误差积分信号以及侧向位置误差信号，进行非线性叠加，得到位置误差综合信号，再与过载综合信号进行并行叠加，得到最终的偏航通道控制信号包括：uez＝c3ez+c4ez1+ez2；u＝unz+uez+c5vz；其中ez1为侧向位置误差信号超前校正信号，ez为侧向位置误差信号信号，ez2为侧向位置误差积分信号，uez为位置误差综合信号，c3、c4、c5为常值参数，其设计详见后文案例实施。unz为所述的过载综合信号、vz为侧向速度信号，u为最终的偏航通道控制信号。最后，将所述的偏航通道控制信号输送给飞行器偏航舵系统，滚转通道进行姿态稳定控制，由偏航舵控制飞行器侧向转弯，即可实现飞行器偏航侧向质心的精准跟踪控制。有益效果本专利技术提供的一种采用过载综合信号与位置误差综合信号并行控制来实现飞行器侧向位置精确控制的方法，其优点在于整个方案近需要测量飞行器的侧向过载即可，因此测量简单。本文采用了速度测量与位置测量，是由于惯性组合导航系统能够提供速度与位置信号，但也可采用仅测量过载，再积分得到速度与位置信号的方法。因此整个方案测量设备比较简单，控制方法也比较简单。同时，更为重要的是，采用并行的方法，和传统内外环串行设计的方法有很大的区别与创新性。并行控制的案例标明，过载综合信号不仅能够改善系统的快速性，同时其综合信号含有位置信号的高阶微分，因此又能提供系统所需的阻尼，从而具有很好的稳定作用。再由位置综合信号，提供控制所需的精度。因此该并行设计方案具有非常好的工程实用价值。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本专利技术。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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是本专利技术提供的一种基于过载控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于过载控制的飞行器侧向并行质心控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤S10，在飞行器上安装KY-INS300光纤组合导航系统，测量飞行器的侧向加速度、侧向速度、侧向位置，并将侧向位置与期望的侧向指令信号进行对比，得到侧向位置误差信号；/n步骤S20，根据所述的过载测量信号，设计滞后校正器，得到过载滞后校正信号，然后对过载信号进行比例放大与积分，分别得到过载比例与积分信号；/n步骤S30，根据所述的过载比例信号、过载积分信号以及过载滞后信号，进行线性叠加，得到过载综合信号；/n步骤S40，根据所述的侧向位置误差信号，设计非线性超前校正器，得到侧向位置误差超前校正信号，并根据侧向位置误差信号，进行非线性积分，得到侧向位置误差的非线性积分信号；/n步骤S50，根据所述的侧向位置误差信号超前校正信号与侧向位置误差积分信号以及侧向位置误差信号，进行非线性叠加，得到位置误差综合信号，再与过载综合信号进行并行叠加，得到最终的偏航通道控制信号，输送给飞行器偏航舵系统，得到飞行器的偏航舵控制信号，实现飞行器的侧向精准位置跟踪。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于过载控制的飞行器侧向并行质心控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S10，在飞行器上安装KY-INS300光纤组合导航系统，测量飞行器的侧向加速度、侧向速度、侧向位置，并将侧向位置与期望的侧向指令信号进行对比，得到侧向位置误差信号；
步骤S20，根据所述的过载测量信号，设计滞后校正器，得到过载滞后校正信号，然后对过载信号进行比例放大与积分，分别得到过载比例与积分信号；
步骤S30，根据所述的过载比例信号、过载积分信号以及过载滞后信号，进行线性叠加，得到过载综合信号；
步骤S40，根据所述的侧向位置误差信号，设计非线性超前校正器，得到侧向位置误差超前校正信号，并根据侧向位置误差信号，进行非线性积分，得到侧向位置误差的非线性积分信号；
步骤S50，根据所述的侧向位置误差信号超前校正信号与侧向位置误差积分信号以及侧向位置误差信号，进行非线性叠加，得到位置误差综合信号，再与过载综合信号进行并行叠加，得到最终的偏航通道控制信号，输送给飞行器偏航舵系统，得到飞行器的偏航舵控制信号，实现飞行器的侧向精准位置跟踪。


2.根据权利要求1所述的一种基于过载控制的飞行器侧向并行质心控制方法，其特征在于，根据所述的过载测量信号，设计滞后校正器，得到过载滞后校正信号，然后对过载信号进行比例放大与积分，分别得到过载比例与积分信号包括：









D2＝(nz(n+1)-nz(n))T4；
nz1(n+1)＝nz1(n)+D1T5；
nz2＝k1nz；
nz3＝k2∫nzdt；
其中az为所述的加速度测量信号，nz为侧向过载信号，g为重力加速度信号，取值g＝9.8即可。nz1为过载滞后校正信号，T1、T2、T3、T4、T5、k1、k2为常值参数。nz2为过载比例信号，nz3为过载积分信号。


3.根据权利要求1所述的一种基于过载控制的飞行器侧向并行质心控制方法，其特征在于，在飞行器上安装KY-INS300光纤组合导航系统，测量飞行器的侧向加速度、侧向速度、侧向位置，并将侧向位置与期望的侧向指令信号进行对比，得到侧向位置误差信号，...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷军委，李静，李恒，梁国强，王瑞奇，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军航空大学，中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：山东;37