一种飞机异常姿态的控制方法装置及服务器制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供了一种飞机异常姿态的控制方法，将调姿喷管安装布局设计与异常姿态控制相互结合，开展飞机异常姿态辅助系统的应急控制系统设计，形成一种在前端设计同时考虑调姿喷管参数设计及异常扰动信息获取的控制和信息处理一体化的优化设计方案。提出同时获取最优灵敏度、机动性、操纵稳定性和低能耗的飞机异常姿态应急辅助系统多目标优化模型，最终得到调姿喷管的安装方案，通过调姿喷管产生的滚转力矩对飞机异常姿态的控制，使飞机恢复至正常飞行姿态。还提供了一种飞机异常姿态的力矩调整控制装置，以控制恢复飞机的异常姿态。还提供了一种服务器，以实现调整飞机异常姿态的控制方法和装置的产品。

【技术实现步骤摘要】
一种飞机异常姿态的控制方法装置及服务器
本专利技术涉及飞行器控制领域，具体涉及一种飞机异常姿态的控制方法装置及服务器。
技术介绍
飞机起飞和着陆过程中，保持飞行姿态平稳是最基本的要求。然而，当飞机受到低空风切变或其他干扰因素时，飞行姿态常常会有波动甚至异常变化，致使飞行员难以同时对准跑道并平稳控制飞行姿态，导致乘客舒适度降低甚至出现飞行事故。因此，研究飞机起飞着陆姿态异常的应急状态下，使飞行姿态迅速恢复的辅助系统协同应急控制方法具有重要意义。在机翼附近安装针对飞行控制的滚转喷管装置为飞机异常姿态应急控制提供了新的途径。针对飞行器姿态调整问题，推力矢量控制技术通过喷管偏转，获得获得额外操纵力矩，实现飞行器的姿态控制。其利用滚转喷管装置喷射出的热气体射流产生的反作用力来控制飞行器在大气层内外飞行时的轨迹和/或姿态(俯仰、偏航和横摇)。实施例如F35B战斗机在两翼下部有两个辅助姿态喷口，用于平衡两翼的稳定状态和进行异常姿态调整。可重复使用运载器(RLV)使用推力矢量控制技术调姿，启动姿控喷管与气动舵面完成姿态控制任务，实现多种控制力矩，并为系统余度提供硬件保证。高超声速飞行器在气动舵面操纵效率不足以满足控制需求时，利用矢量喷管为姿态控制提供控制力矩，协助气动舵面实现姿态控制。目前此方法的应用领域主要在战斗机、火箭、导弹、垂直起降飞机等，国内外在利用姿控喷管作为应急装置，在飞机姿态异常且气动舵面操纵效率不足以满足控制需求时提供额外控制力矩，协助气动舵面完成姿态控制任务的辅助应急系统的相关研究，包括辅助应急系统布局设计、异常姿态下的应急控制方案等方面的研究成果偏少，阻碍了飞机姿态调整的发展及应用。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种飞机异常姿态的控制方法，将应急辅助系统作为除舵面控制外的一个控制力矩，将飞机由异常姿态恢复至正常姿态。具体技术方案如下：一种飞机异常姿态的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：S100.获取飞机飞行时处于异常姿态时的状态信息。异常姿态指飞机在起飞或着陆过程中飞行姿态不平稳的状态。状态信息指飞机飞行时发生的滚转、偏航以及侧滑中至少一种。S110.分析并获取造成每一种状态信息的至少一个影响因素。S120.获取目标影响因素，目标影响因素为影响因素中的任一种。S130.将目标影响因素作为唯一变量，利用目标影响因素与状态信息创建目标影响因素对应的数学模型。S140.获取每一个影响因素对应的数学模型。S150.获取飞机飞行处于异常姿态时的至少一个当前影响因素。S160.将每一个当前影响因素输入至与其对应的数学模型中，得到使飞机飞行正常的控制方案。S170.获取每一个当前影响因素对应的控制方案。S180.根据每一个控制方案，调整飞机异常姿态。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：通过分析飞机不同异常姿态起因采集的外界环境及飞机状态信息。建立基于异常姿态产生机理和应急辅助控制需求的调姿控制优化模型，为获得更高的控制灵敏度、更优的系统机动性的操纵稳定性。提出用多目标多约束元启发式方法求解上述模型的全局最优解，为飞机异常姿态应急辅助系统提升灵敏度、优化控制性能、降低辅助系统能耗。进一步优化为：步骤S100中，通过姿态跟踪控制方案获取飞机飞行过程中状态信息。采用上述技术方案，可采集到控制过程中连续的状态信息，消除了由于不同影响因素所包含的姿态信息不同而导致存在着瞬时的差异问题。进一步优化为，姿态跟踪控制方案包括：S300.获取状态信息的异常参数，异常参数是飞机飞行过程中发生异常姿态时产生的滚转角速度、偏航角速度、侧滑角以及滚转角中至少一种。S310.将异常参数输入仿真设备进行仿真，得到姿态跟踪控制方案。其中，仿真设备用于利用数学模型解决飞机异常姿态产生的问题的仿真模型。采用上述技术方案，通过跟踪控制方案，实现姿态的跟踪控制及微动控制，增强应急状态下飞机的姿态控制性能，同时节省应急系统能源，实现气动舵面与应急系统的协调控制，为应急动力作用下的飞机姿态平稳控制试验等提供依据和技术支持。进一步优化为，步骤S110中分析飞机发生每一种状态信息的至少一种影响因素包括：S400.传感器采集每一种影响因素，将每一种影响因素带入数学模型作为飞机发生异常姿态时的判断数据。S410.利用数学模型分析每一种影响因素导致的异常姿态与飞机正常姿态区别。采用上述技术方案，能够得出根据不同的状态信息对飞机异常姿态产生的不同影响，分析判断出飞机发生异常姿态的状态。进一步优化为，控制方案为将飞机飞行时由异常姿态调整为正常姿态的控制模型产生的方案。采用上述技术方案，实现了由控制模型产生控制方案。进一步优化为，控制模型为调整飞机有异常姿态恢复至正常姿态的控制方案的模型。采用上述技术方案，以此可获取最优灵敏度、机动性、操纵稳定性和低能耗的飞机异常姿态应急辅助系统。进一步优化为，控制方案是通过在飞机上安装喷管获取控制力矩，调整飞机有异常姿态恢复至正常姿态，喷管为通过产生控制力矩达到调整飞机由异常姿态恢复至正常姿态的装置。采用上述技术方案，通过控制力拒达到控制飞机由异常姿态恢复至正常姿态的目的。进一步优化为：安装喷管获取控制力矩，包括以下步骤：S800.利用数学模型和空气动力学理论设计喷管安装位置，空气动力学为研究飞机在飞行时影响因素的变化规律。S810.根据所述调姿述喷管安装位置获取调姿喷管安装位置信息。S820.根据调姿喷管安装位置信息得到调姿喷管的安装参数，安装参数包括安装角度、姿态角速率、姿态角以及姿态控制力矩。安装角度为调姿喷管使飞机由异常姿态恢复至正常姿态的角度，姿态角速率为调姿喷管使飞机有异常姿态恢复至正常姿态时产生的角速率，姿态角为调姿喷管使飞机由异常姿态恢复至正常姿态的产生的角度，姿态控制力矩为调姿喷管控制飞机由异常姿态恢复至正常姿态产生的力矩。采用上述技术方案，通过得到的安装方案将调姿喷管安装在机翼最优化的位置处，达到最优化调整飞机异常姿态的目的。本专利技术实施的又一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述任一所述的飞机异常姿态的力矩调整控制装置。在本专利技术实施的又一方面，本专利技术实施例还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述任一的服务器。本专利技术实施例提供的一种新能源辅助应急动力控制方法装置及服务器，当然，实施本专利技术的任一产品或方法必不一定需要同时达到以上的所有优点。附图说明图1为本实施例的流程图；图2为本实施例的姿态跟踪控制方案流程图；图3为本实施例分析飞机状态信息的影响因素流程图；图4为本实施例安装喷管获取控制力矩流程图；图5为本实施例的姿态辅助控制图；图6为本实施例的产品内部结构示意图。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种飞机异常姿态的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：/nS100.获取飞机飞行时处于异常姿态时的状态信息；所述异常姿态指飞机在起飞或着陆过程中飞行姿态不平稳的状态；所述状态信息指飞机飞行时发生的滚转、偏航以及侧滑中至少一种；/nS110.分析并获取所述造成每一种所述状态信息的至少一个影响因素；/nS120.获取目标影响因素，所述目标影响因素为所述影响因素中的任一种；/nS130.将所述目标影响因素作为唯一变量，利用所述目标影响因素与所述状态信息创建所述目标影响因素对应的数学模型；/nS140.获取每一个所述影响因素对应的数学模型；/nS150.获取所述飞机飞行处于异常姿态时的至少一个当前影响因素；/nS160.将每一个所述当前影响因素输入至与其对应的数学模型中，得到使飞机飞行正常的控制方案；/nS170.获取每一个所述当前影响因素对应的控制方案；/nS180.根据每一个所述控制方案，调整飞机异常姿态。/n

【技术特征摘要】
20200330 CN 20201023921011.一种飞机异常姿态的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
S100.获取飞机飞行时处于异常姿态时的状态信息；所述异常姿态指飞机在起飞或着陆过程中飞行姿态不平稳的状态；所述状态信息指飞机飞行时发生的滚转、偏航以及侧滑中至少一种；
S110.分析并获取所述造成每一种所述状态信息的至少一个影响因素；
S120.获取目标影响因素，所述目标影响因素为所述影响因素中的任一种；
S130.将所述目标影响因素作为唯一变量，利用所述目标影响因素与所述状态信息创建所述目标影响因素对应的数学模型；
S140.获取每一个所述影响因素对应的数学模型；
S150.获取所述飞机飞行处于异常姿态时的至少一个当前影响因素；
S160.将每一个所述当前影响因素输入至与其对应的数学模型中，得到使飞机飞行正常的控制方案；
S170.获取每一个所述当前影响因素对应的控制方案；
S180.根据每一个所述控制方案，调整飞机异常姿态。


2.根据权利要求1所述的飞机异常姿态的控制方法，其特征在于：步骤S100中，通过姿态跟踪控制方案获取所述飞机飞行过程中所述状态信息。


3.根据权利要求2所述的飞机异常姿态的控制方法，其特征在于：所述姿态跟踪控制方案包括：
S300.获取所述状态信息的异常参数，所述异常参数是飞机飞行过程中发生异常姿态时产生的滚转角速度、偏航角速度、侧滑角以及滚转角中至少一种；
S310.将所述异常参数输入仿真设备进行仿真，得到所述姿态跟踪控制方案；其中，所述仿真设备用于利用所述数学模型解决飞机异常姿态产生的问题的仿真模型。


4.根据权利要求1所述的飞机异常姿态的控制方法，其特征在于：步骤S110中所述分析飞机发生每一种所述状态信息的至少一种影响因素包括：
S400.传感器采集每一种所述影响因素，将每一种所述影响因素带入所述数学模型作为飞机发生异常姿态时的判断数据；
S410.利用所述数学模型分析每一种所述影响因素导致的异常姿态与飞机正常姿态区别。


5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈映雪，史忠科，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61