本发明专利技术公开了一种碟形飞行器的推力矢量与质量距反演复合控制方法，首先通过测量速度俯仰倾角、俯仰角与角速率信号，采用自适应方法进行积分迭代，对包含推力矢量摆角的多因素进行自适应补偿，得到质量距控制自适应补偿总信号并采用反演误差反馈得到质量距控制信号，同时实现了俯仰角速率的稳定。其次通过倾角误差信号进行自适应积分迭代，得到推力矢量方面的多因素自适应补偿量，再采用反演方式与误差反馈形式形成推力矢量总控制信号，最终实现了推力矢量与质量距的相互解耦的复合控制方式，同时实现了碟形飞行器的俯仰通道飞行方向的稳定控制。稳定控制。稳定控制。
【技术实现步骤摘要】
一种碟形飞行器的推力矢量与质量距反演复合控制方法
[0001]本专利技术涉及一种碟形飞行器的推力矢量与质量距反演复合控制方法，属于飞行器复合控制与姿态稳定跟踪控制领域。
技术介绍
[0002]动力拦截武器(Kinetic Kill Vehicle－KKV或者Kinetic Energy Weapon－KEW)引起了国内外学者的广泛研究兴趣，大气层内KKV的控制方法有：喷气反作用控制，推力矢量控制和变质量矩控制等。常规飞行器的飞行姿态控制是通过飞行器的空气动力相对质心的力矩来实现的。我们熟悉的常规控制，例如飞机、导弹，通过副翼和舵面的偏角变化改变主翼和尾翼的升力，对飞行器的质心形成力矩，达到改变飞行器的姿态。由于KKV飞行于高空，此时空气稀薄，舵效率将大大地降低，不适合采用此种常规姿态控制方法。推力矢量控制是指改变发动机排出的气流方向来控制飞行器飞行的一种控制方法，其突出特点是控制力矩与发动机紧密相关，而不受飞行器本身姿态的影响；变质量距控制是靠在飞行器内安装质量块，通过质量块的远离质心的过程来提供力矩；但两者的复合控制中存在匹配协同与分工分配的问题难以妥善解决。碟式飞行器具有独特巧妙的外形，是典型的无尾无舵翼飞行器，它的控制正好适合推力矢量控制与变质量距控制，其独特的气动外形与控制方式引起了国内外学者的广泛关注。其控制实现不仅具有炫酷的飞行表演价值，而且也为未来的低速飞行器控制以及通用圆形飞行器的发展提供基础支撑。基于上述背景原因，本专利技术提出了一种针对碟形飞行器的推力矢量与变质量距的反演复合控制方法，具有很高的理论与工程应用价值。
技术实现思路
[0003]本专利技术所要解决的技术问题是：一种碟形飞行器的推力矢量与质量距反演复合控制方法，以解决上述现有技术中推力矢量与变质量距的复合匹配协同困难的问题。
[0004]本专利技术采取的技术方案为：一种碟形飞行器的推力矢量与质量距反演复合控制方法，该方法包括以下步骤：
[0005]步骤S10，在碟形飞行器上安装速率陀螺仪，测量碟形飞行器的俯仰角速率信号，记作ω
z
；然后在碟形飞行器上安装角度陀螺仪，测量碟形飞行器的俯仰角，记作在碟形飞行器上安装速度传感器，测量碟形飞行器的速度俯仰倾角，记作θ。
[0006]步骤S20，在碟形飞行器飞行方向的轴向尾部位置安装推力矢量装置，其推力俯仰摆角记作ξ，在碟形飞行器飞行方向的轴向上安装变质量距控制装置，其质量块偏离中心点的位移记作x
b
。
[0007]步骤S30，根据所述的碟形飞行器的速度俯仰倾角以及碟形飞行器的俯仰角速率信号，设计质量距控制倾角自适应补偿量的增长速率信号；再进行积分迭代，得到质量距控制倾角自适应补偿信号；根据所述的碟形飞行器的俯仰角以及碟形飞行器的俯仰角速率信号，设计质量距控制姿态角自适应补偿量的增长速率信号；再进行积分迭代，得到质量距控
制姿态角自适应补偿信号；根据所述的推力俯仰摆角以及碟形飞行器的俯仰角速率信号，设计质量距控制推力矢量自适应补偿量的增长速率信号；再进行积分迭代，得到质量距控制推力矢量自适应补偿信号；最后根据根述的碟形飞行器的俯仰角速率信号，设计质量距控制角速率自适应补偿量的增长速率信号；再进行积分迭代，得到质量距控制角速率自适应补偿信号。
[0008]步骤S40，根据所述质量距控制倾角自适应补偿信号、质量距控制姿态角自适应补偿信号、质量距控制推力矢量自适应补偿信号、质量距控制角速率自适应补偿信号与碟形飞行器的速度俯仰倾角、俯仰角、推力俯仰摆角以及俯仰角速率信号进行组合，得到碟形飞行器的质量距控制自适应补偿总信号；再结合碟形飞行器的空气动力学系数，采用反演的方式，设计碟形飞行器的质量距总控制信号。
[0009]步骤S50，根据碟形飞行器的飞行任务，设定碟形飞行器的速度俯仰倾角期望值为θ
d
，然后与碟形飞行器的速度俯仰倾角进行比较，得到倾角误差信号；然后根据所述的碟形飞行器的速度俯仰倾角以及倾角误差信号，设计推力矢量控制倾角自适应补偿量的增长速率信号；再进行积分迭代，得到推力矢量控制倾角自适应补偿信号；根据所述的碟形飞行器的俯仰角信号以及倾角误差信号，设计推力矢量控制俯仰角自适应补偿量的增长速率信号；再进行积分迭代，得到推力矢量控制俯仰角自适应补偿信号；根据所述的碟形飞行器的倾角误差信号，设计推力矢量控制倾角误差自适应补偿量的增长速率信号；再进行积分迭代，得到推力矢量控制倾角误差自适应补偿信号；最后根据所述的碟形飞行器的俯仰角速率信号，设计推力矢量控制俯仰角速率自适应补偿量的增长速率信号；再进行积分迭代，得到推力矢量控制俯仰角速率自适应补偿信号。
[0010]步骤S60，根据所述的推力矢量控制倾角自适应补偿信号、推力矢量控制俯仰角自适应补偿信号、推力矢量控制倾角误差自适应补偿信号、推力矢量控制俯仰角速率自适应补偿信号与碟形飞行器的速度俯仰倾角、俯仰角、倾角误差以及俯仰角速率信号进行组合，得到碟形飞行器的推力矢量控制自适应补偿总信号；再结合碟形飞行器的空气动力学系数，采用反演的方式，设计碟形飞行器的推力矢量总控制信号。
[0011]步骤S70，将碟形飞行器的推力矢量总控制信号与碟形飞行器的质量距总控制信号分别输送给推力矢量装置与变质量距控制装置，使得碟形飞行器的推力俯仰摆角ξ等于推力矢量总控制信号ξ
a
、碟形飞行器的质量块偏离中心点的位移x
b
等于碟形飞行器的质量距总控制信号x
ba
，即可实现对碟形飞行器的速度俯仰倾角期望值的跟踪控制，完成飞行任务。
[0012]在本专利技术的一种示例实施例中，根据所述的碟形飞行器的速度俯仰倾角以及碟形飞行器的俯仰角速率信号，设计质量距控制倾角自适应补偿量的增长速率信号；再进行积分迭代，得到质量距控制倾角自适应补偿信号；根据所述的碟形飞行器的俯仰角以及碟形飞行器的俯仰角速率信号，设计质量距控制姿态角自适应补偿量的增长速率信号；再进行积分迭代，得到质量距控制姿态角自适应补偿信号；根据所述的推力俯仰摆角以及碟形飞行器的俯仰角速率信号，设计质量距控制推力矢量自适应补偿量的增长速率信号；再进行积分迭代，得到质量距控制推力矢量自适应补偿信号；最后根据根述的碟形飞行器的俯仰角速率信号，设计质量距控制角速率自适应补偿量的增长速率信号；再进行积分迭代，得到质量距控制角速率自适应补偿信号包括：
[0013][0014][0015][0016][0017][0018][0019][0020][0021]其中T为常值积分步长参数；c
d1
为质量距控制倾角自适应补偿量的增长速率信号；为质量距控制倾角自适应补偿信号；c
d2
为质量距控制姿态角自适应补偿量的增长速率信号；为质量距控制姿态角自适应补偿信号；c
d3
为质量距控制推力矢量自适应补偿量的增长速率信号；为质量距控制推力矢量自适应补偿信号；c
d4
为质量距控制角速率自适应补偿量的增长速率信号；为质量距控制角速率自本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种碟形飞行器的推力矢量与质量距反演复合控制方法，其特征在于以下步骤：步骤S10，在碟形飞行器上安装速率陀螺仪，测量碟形飞行器的俯仰角速率信号，记作ω
z
；然后在碟形飞行器上安装角度陀螺仪，测量碟形飞行器的俯仰角，记作在碟形飞行器上安装速度传感器，测量碟形飞行器的速度俯仰倾角，记作θ；步骤S20，在碟形飞行器飞行方向的轴向尾部位置安装推力矢量装置，其推力俯仰摆角记作ξ，在碟形飞行器飞行方向的轴向上安装变质量距控制装置，其质量块偏离中心点的位移记作x
b
；步骤S30，根据所述的碟形飞行器的速度俯仰倾角以及碟形飞行器的俯仰角速率信号，设计质量距控制倾角自适应补偿量的增长速率信号；再进行积分迭代，得到质量距控制倾角自适应补偿信号；根据所述的碟形飞行器的俯仰角以及碟形飞行器的俯仰角速率信号，设计质量距控制姿态角自适应补偿量的增长速率信号；再进行积分迭代，得到质量距控制姿态角自适应补偿信号；根据所述的推力俯仰摆角以及碟形飞行器的俯仰角速率信号，设计质量距控制推力矢量自适应补偿量的增长速率信号；再进行积分迭代，得到质量距控制推力矢量自适应补偿信号；最后根据根述的碟形飞行器的俯仰角速率信号，设计质量距控制角速率自适应补偿量的增长速率信号；再进行积分迭代，得到质量距控制角速率自适应补偿信号如下：补偿信号如下：补偿信号如下：补偿信号如下：补偿信号如下：补偿信号如下：补偿信号如下：补偿信号如下：其中T为常值积分步长参数；c
d1
为质量距控制倾角自适应补偿量的增长速率信号；为质量距控制倾角自适应补偿信号；c
d2
为质量距控制姿态角自适应补偿量的增长速率信号；为质量距控制姿态角自适应补偿信号；c
d3
为质量距控制推力矢量自适应补偿量的增长速率信号；为质量距控制推力矢量自适应补偿信号；c
d4
为质量距控制角速率自适应补偿量的增长速率信号；为质量距控制角速率自适应补偿信号；l1、l2、l3、l4、ε为常值参数，用于调节质量距控制自适应补偿信号的增长速率的大小；步骤S40，根据所述质量距控制倾角自适应补偿信号、质量距控制姿态角自适应补偿信号、质量距控制推力矢量自适应补偿信号、质量距控制角速率自适应补偿信号与碟形飞行器的速度俯仰倾角、俯仰角、推力俯仰摆角以及俯仰角速率信号进行组合，得到碟形飞行器的质量距控制自适应补偿总信号；再结合碟形飞行器的空气动力学系数，采用反演的方式，
设计碟形飞行器的质量距总控制信号如下：设计碟形飞行器的质量距总控制信号如下：其中f
a
为碟形飞行器的质量距控制自适应补偿总信号；x
ba
为碟形飞行器的质量距总控制信号，a
25
、a
24
、a
′
z
为碟形飞行器的空气动力学系数，其为已知常值参数；k3为常值反演参数；步骤S50，根据碟形飞行器的飞行...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴华丽，
申请(专利权)人：重庆人文科技学院，
类型：发明
国别省市：
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