一种适用于高速直升机的最优控制分配方法组成比例

本发明专利技术公开了一种适用于高速直升机的最优控制分配方法，包括三个层级：顶层的运动控制算法、核心的最优控制分配算法和底层的作动器控制算法；三者之间的逻辑关系：顶层运动控制算法根据当前运动状态和目标状态，基于反馈控制方法，计算需用控制力与控制力矩；核心最优控制分配算法考虑操纵系统各项物理约束，基于QP方法，完成需用控制力与控制力矩到冗余操纵面的最优分配；作动器控制算法根据控制分配结果，完成作动器控制指令计算。本发明专利技术能够提高高速直升机的自主能力，增强飞控系统性能，特别是针对大速度包线飞行中动力学特性变化剧烈的情况，能够合理处理操纵系统物理约束，最大化冗余操纵面的优势，充分发挥直升机性能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于高速直升机的最优控制分配方法


[0001]本专利技术属于航空飞行控制
，涉及一种适用于高速直升机的最优控制分配方法。

技术介绍

[0002]高速度直升机具有独特的飞行性能和军事价值。与传统单旋翼单尾桨直升机相比，高速直升机不仅具备垂直起降能力，可完成全地形条件下的起降任务，同时还可以飞得更远、更快且更高效，为满足未来将垂直起降功能、可持续高速巡航能力及高机动作战能力结合的作战需求提供了解决思路。此外，因高速直升机飞行包线大、动力学非线性和耦合性强，操纵面操纵效率变化剧烈，为保证全飞行包线内的飞行品质，高速直升机需配置冗余操纵装置与作动系统，如何完成实时的最优控制分配是一大挑战。
[0003]目前，高速直升机的控制分配方法研究尚属新兴领域，现有成果主要可分为两种思路：
[0004](1)基于分段、分组的操纵面分配方法：根据飞行速度将全飞行包线分为不同飞行段，根据不同飞行速度下各操纵面的操纵效率，对个操纵面进行分组，在不同飞行段选用操纵效率最高的一组操纵面完成飞行控制。
[0005](2)基于加权伪逆方法的控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于高速直升机的最优控制分配方法，其特征在于，包括三个层级：顶层的运动控制算法、核心的最优控制分配算法和底层的作动器控制算法；三者之间的逻辑关系：顶层运动控制算法根据当前运动状态和目标状态，基于反馈控制方法，计算需用控制力与控制力矩；核心最优控制分配算法考虑操纵系统各项物理约束，基于QP方法，完成需用控制力与控制力矩到冗余操纵面的最优分配；作动器控制算法根据控制分配结果，完成作动器控制指令计算。2.根据权利要求1所述的适用于高速直升机的最优控制分配方法，其特征在于，顶层的运动控制算法具体设计方法如下：(1)控制架构设计：依据直升机需完成的目标任务科目，设计控制增稳系统的基础架构；(2)运动控制器设计：a.模型转化：将直升机各通道控制力与控制力矩处理为虚拟控制量，从而将配备有冗余操纵面的过驱动系统转化为可直接采用反馈控制思想的非过驱动系统；b.确定控制器增益：基于PID控制思想，设计闭环运动控制器，并确定不同SCAS架构下的各项控制器增益，包括比例增益、积分增益、微分增益；计算需用控制力与控制力矩，为下一层级的最优控制分配算法提供需用控制力/力矩指令。3.根据权利要求2所述的适用于高速直升机的最优控制分配方法，其特征在于，所述的增稳系统的基础架构，能够涵盖包括速率响应类型和姿态响应类型在内的控制架构需求。4.根据权利要求2所述的适用于高速直升机的最优控制分配方法，其特征在于，直升机通道包括：纵向通道、航向通道、横向通道和垂向通道。5.根据权利要求1所述的适用于高速直升机的最优控制分配方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂文明，梅彬，史青海，吴海涛，张爱宾，张聪辉，
申请(专利权)人：中国直升机设计研究所，
类型：发明
国别省市：