考虑二阶舵机动力学的解耦自驾仪及其解耦控制方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑二阶舵机动力学的解耦自驾仪及控制方法，该系统包括用以接收制导系统实时传递出的需用过载信息的需用过载接收模块，用于实时获得飞行器的飞行参数的飞行器参数测量模块，和获得完全解耦且考虑二阶舵机动力学滞后的舵指令的考虑二阶舵机动力学的解耦控制模块，其中，根据需用过载信息和飞行器的飞行参数获得控制解耦的舵指令，再结合飞行器的飞行参数获得考虑舵机动力学滞后且控制解耦的舵指令，再结合飞行器的飞行参数获得完全解耦且考虑二阶舵机动力学滞后的舵指令，据此控制舵机打舵工作。据此控制舵机打舵工作。据此控制舵机打舵工作。

【技术实现步骤摘要】
考虑二阶舵机动力学的解耦自驾仪及其解耦控制方法


[0001]本专利技术涉及一种旋转飞行器的控制系统及方法，具体涉及一种考虑二阶舵机动力学的解耦自驾仪及控制方法。

技术介绍

[0002]旋转飞行器通过采用自旋的方式可以带来诸多益处，如有效降低飞行器结构设计偏差对飞行器弹道的影响、简化控制系统设计、省略滚转控制机构等等。但该类飞行器在带来诸多益处的同时也存在一些弊端。由于飞行器自旋后会产生较大的滚转角速度，这使得飞行器产生了气动耦合、惯性耦合以及控制耦合等特性，使得俯仰通道和偏航通道间相互耦合交联，不利于对飞行器俯仰、偏航两通道进行精确控制。除此之外，舵机的滞后特性对旋转飞行器的控制有着较大的影响，因此在设计自驾仪的时候有必要考虑舵机环节对飞行器控制系统的影响，而传统的设计方法往往默认舵机为一阶惯性环节，这种方法忽略了旋转飞行器的控制耦合特性，且舵机模型建立不够精确，这增加了所设计自驾仪的风险性，而如果将舵机认定为二阶惯性环节，旋转飞行器动力学模型为八阶系统，模型较为复杂，且在解算过程中会涉及到求逆运算，八阶系统求逆过于困难，飞行器的处理设备难以及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑二阶舵机动力学的解耦自驾仪，其特征在于，该系统安装在旋转飞行器上，该系统包括需用过载接收模块(1)，其与旋转飞行器上的制导系统相连，用以接收制导系统实时传递出的需用过载信息，飞行器参数测量模块(2)，其用于实时获得飞行器的飞行参数，和考虑二阶舵机动力学的解耦控制模块(3)，其用于实时根据需用过载信息和飞行器的飞行参数获得完全解耦且考虑二阶舵机动力学滞后的舵指令。2.根据权利要求1所述的考虑二阶舵机动力学的解耦自驾仪，其特征在于，所述飞行器参数测量模块(2)包括舵机姿态传感器(21)、舵机角速率传感器(22)、加速度计(23)、惯性陀螺(24)和估测器(25)；其中，所述舵机姿态传感器(21)用于实时测量得到飞行器的俯仰舵偏角信息和偏航舵偏角信息，所述舵机角速率传感器(22)用于实时测量得到飞行器的俯仰舵机角速率信息和偏航舵机角速率信息，所述加速度计(23)用于实时测量得到飞行器的加速度信息，所述惯性陀螺(24)用于实时测量得到飞行器的偏航角速率信息和俯仰角速率信息，所述估测器(25)用于根据所述加速度信息实时估算得到飞行器的攻角信息和侧滑角信息。3.根据权利要求1所述的考虑二阶舵机动力学的解耦自驾仪，其特征在于，考虑二阶舵机动力学的解耦控制模块(3)包括控制解耦的舵指令解算子模块(31)、考虑舵机动力学滞后且控制解耦的舵指令解算子模块(32)和完全解耦且考虑二阶舵机动力学滞后的舵指令解算子模块(33)；其中，所述控制解耦的舵指令解算子模块(31)用于实时根据需用过载信息和飞行器的飞行参数获得控制解耦的舵指令；所述考虑舵机动力学滞后且控制解耦的舵指令解算子模块(32)用于实时根据飞行器的飞行参数和控制解耦的舵指令获得考虑舵机动力学滞后且控制解耦的舵指令；所述完全解耦且考虑二阶舵机动力学滞后的舵指令解算子模块(33)用于实时根据飞行器的飞行参数和考虑舵机动力学滞后且控制解耦的舵指令获得完全解耦且考虑二阶舵机动力学滞后的舵指令。4.根据权利要求3所述的考虑二阶舵机动力学的解耦自驾仪，其特征在于，所述控制解耦的舵指令解算子模块(31)通过下式(一)实时获得控制解耦的舵指令，u2＝-K2x2+L2v2ꢀꢀꢀꢀ
(一)其中，u2表示控制解耦的舵指令，K2表示状态反馈矩阵，L2表示前馈补偿矩阵，x2表示舵机状态空间表达式的状态变量，v2表示需用过载。5.根据权利要求3所述的考虑二阶舵机动力学的解耦自驾仪，其特征在于，所述考虑舵机动力学滞后且控制解耦的舵指令解算子模块(32)通过下式(二)实时获得考虑舵机动力学滞后且控制解耦的舵指令，y2＝C2∫(A2x2+B2u2)dt
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(二)其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：师兴伟，王伟，林德福，南宇翔，王江，王辉，王雨辰，
申请(专利权)人：中国北方工业有限公司，
类型：发明
国别省市：