一种基于动态舵资源控制分配的飞行器制导控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于动态舵资源控制分配的飞行器制导控制方法，该方法中，基于飞行器的气动数据以及制导规律，得到飞行器的需用过载以及最大过载，从而确定飞行器在俯仰、偏航以及滚转方向上的最大舵偏角以及需用舵偏角，进而通过留下一定裕度的方法分别为俯仰通道、偏航通道以及滚转通道上分配舵偏转角；确定完舵偏角分配方案后，即可确定对四个操纵舵面的指令分配，并通过对舵指令的限幅以及引入上一时刻的舵指令对此时刻的舵指令进行优化，进而防止舵面偏转角过大或航向不准确的情况，起到对飞行器结构的保护作用，提高飞行器的稳定性和命中精度，具有有效性和可靠性，从而完成本发明专利技术。成本发明专利技术。成本发明专利技术。

【技术实现步骤摘要】
一种基于动态舵资源控制分配的飞行器制导控制方法


[0001]本专利技术涉及大型飞行器控制的
，具体涉及一种基于动态舵资源控制分配的飞行器制导控制方法。

技术介绍

[0002]随着科技不断地发展进步，侦察与拦截装备越来越先进，拦截精度越来越高，因此提高飞行器的操纵能力变得十分重要。十字形舵有利于对飞行器航向以及俯仰方向的直观操作，简化了飞行器的操纵性分析，其结构和布置相对简单，但为了得到更多的操纵性能，其只能通过加大舵叶面积来满足要求，将会带来超宽和舵机功率过大的不可靠因素，不符合可靠性要求，因此在此基础上提出了X形舵的设计研究，就操纵特性来说，无论是在垂直面还是水平面，X形舵都优于十字形舵易于保持飞行器在各种航速下的运动状态。然而目前的X形舵的舵机分配方案还不够成熟，偶尔会有一部分舵处于无任务或者超幅值的状态，尤其对于需要较大机动能力的飞行器来说，这种舵资源分配不均衡的问题更为突出，导致实际的飞行器控制效果不够理想。
[0003]基于上述问题，本专利技术人对飞行器的动态舵资源控制分配方案做了深入研究，以期待设计出一种能够解决上述问题的基于动态舵资源控制分配的飞行器制导控制方法。

技术实现思路

[0004]为了克服上述问题，本专利技术人进行了锐意研究，设计出一种基于动态舵资源控制分配的飞行器制导控制方法，该方法中，基于飞行器的气动数据以及制导规律，得到飞行器的需用过载以及最大过载，从而确定飞行器在俯仰、偏航以及滚转方向上的最大舵偏角以及需用舵偏角，进而通过留下一定裕度的方法分别为俯仰通道、偏航通道以及滚转通道上分配舵偏转角；确定完舵偏角分配方案后，即可确定对四个操纵舵面的指令分配，并通过对舵指令的限幅以及引入上一时刻的舵指令对此时刻的舵指令进行优化，进而防止舵面偏转角过大或航向不准确的情况，起到对飞行器结构的保护作用，提高飞行器的稳定性和命中精度，具有有效性和可靠性，从而完成本专利技术。
[0005]具体来说，本专利技术的目的在于提供一种基于动态舵资源控制分配的飞行器制导控制方法，该方法包括如下步骤：
[0006]S1：基于飞行器的气动数据和制导规律，实时获得飞行器的需用俯仰通道舵偏角δ
z
、需用偏航通道舵偏角δ
y
、需用滚转通道舵偏角δ
x
；
[0007]S2：基于滚转舵偏角的裕度c和满偏状况，获得可用偏航通道舵偏角δ
z
′
、可用俯仰通道舵偏角δ
y
′
和可用滚转通道舵偏角δ
x
′
；
[0008]S3：获得“X”型舵的四个舵指令，并对四个舵指令做第一次限幅，得到四个一次限幅舵指令；
[0009]S4：通过上一时刻的输出舵指令优化所述一次限幅舵指令，得到优化舵指令，再对所述优化舵指令进行第二次限幅，得到四个二次限幅舵指令；最后再获得输出舵指令，基于
该输出舵指令控制“X”型舵打舵工作，控制飞行器飞向目标。
[0010]其中，所述S2包括如下步骤：
[0011]步骤1：判断需用滚转通道舵偏角是否满偏；
[0012]其中，当|δ
x
|＞δ
max
‑
c时，需用滚转通道舵偏角满偏；可用滚转通道舵偏角δ
x
′
的角度大小为δ
max
‑
c，符号与δ
x
符号相同；
[0013]当|δ
x
|≤δ
max
‑
c时，需用滚转通道舵偏角不满偏；可用滚转通道舵偏角δ
x
′
＝δ
x
；
[0014]步骤2：当需用滚转通道舵偏角满偏时，判断需用偏航通道舵偏角与偏航裕度的大小关系、判断需用俯仰通道舵偏角与俯仰裕度的大小关系；
[0015]其中，若|δ
y
|≤c1，则可用偏航通道舵偏角δ
y
′
＝δ
y
，若|δ
y
|＞c1，则可用偏航通道舵偏角的角度大小为c1，符号与δ
y
相同；
[0016]若|δ
z
|≤c2，则可用俯仰通道舵偏角δ
z
′
＝δ
z
，若|δ
z
|＞c2，则可用俯仰通道舵偏角δ
z
′
的角度大小为c2，符号与δ
z
相同；
[0017]步骤3：需用滚转通道舵偏角不满偏时，判断需用俯仰通道舵偏角是否满偏；
[0018]其中，当|δ
z
|＞δ
zyavalid
‑
c1时，需用俯仰通道舵偏角满偏；则可用俯仰通道舵偏角的角度大小为δ
zyavalid
‑
c1，符号与δ
z
相同；
[0019]此时，若|δ
y
|≤c1，则可用偏航通道舵偏角δ
y
′
＝δ
y
，若|δ
y
|＞c1，则可用偏航通道舵偏角的角度大小为c1，符号与δ
y
相同；
[0020]当|δ
z
|≤δ
zyavalid
‑
c1时，需用俯仰通道舵偏角不满偏；则可用俯仰通道舵偏角δ
z
′
＝δ
z
；
[0021]此时，若|δ
y
|≤δ
yavalid
，则可用偏航通道舵偏角δ
y
′
＝δ
y
，若|δ
y
|＞δ
yavalid
，则可用偏航通道舵偏角的角度大小为δ
yavalid
，符号与δ
y
相同；
[0022]其中，c表示飞行器滚转通道内舵偏角的最大值；
[0023]c1表示偏航通道内舵偏角的最大值；
[0024]c2表示俯仰通道内舵偏角的最大值；
[0025]δ
zyavalid
表示通过第一级舵指令分配后留给俯仰与偏航通道的舵偏角的最大可用值；
[0026]δ
yavalid
表示通过第二级舵指令分配后留给偏航通道舵偏角的最大可用值。
[0027]其中，飞行器滚转通道内舵偏角的最大值c的取值为3；
[0028]所述偏航通道内舵偏角的最大值c1的取值为2；
[0029]所述俯仰通道内舵偏角的最大值c2的取值为20；
[0030]所述δ
yavalid
通过下式(一)获得：
[0031]δ
yavalid
＝δ
zyavalid
‑
|δ
z
|
‑
c1ꢀꢀ
(一)
[0032]所述δ...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于动态舵资源控制分配的飞行器制导控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：S1：基于飞行器的气动数据和制导规律，实时获得飞行器的需用俯仰通道舵偏角δ
z
、需用偏航通道舵偏角δ
y
、需用滚转通道舵偏角δ
x
；S2：基于滚转舵偏角的裕度c和满偏状况，获得可用俯仰通道舵偏角δ
z
′
、可用偏航通道舵偏角δ
y
′
和可用滚转通道舵偏角δ
x
′
；S3：获得“X”型舵的四个舵指令，并对四个舵指令做第一次限幅，得到四个一次限幅舵指令；S4：通过上一时刻的输出舵指令优化所述一次限幅舵指令，得到优化舵指令，再对所述优化舵指令进行第二次限幅，得到四个二次限幅舵指令；最后再获得输出舵指令，基于该输出舵指令控制“X”型舵打舵工作，控制飞行器飞向目标。2.根据权利要求1所述的基于动态舵资源控制分配的飞行器制导控制方法，其特征在于，所述S2包括如下步骤：步骤1：判断需用滚转通道舵偏角是否满偏；其中，当|δ
x
|＞δ
max
‑
c时，需用滚转通道舵偏角满偏；可用滚转通道舵偏角δ
x
′
的角度大小为δ
max
‑
c，符号与δ
x
符号相同；当|δ
x
|≤δ
max
‑
c时，需用滚转通道舵偏角不满偏；可用滚转通道舵偏角δ
x
′
＝δ
x
；步骤2：当需用滚转通道舵偏角满偏时，判断需用偏航通道舵偏角与偏航裕度的大小关系、判断需用俯仰通道舵偏角与俯仰裕度的大小关系；其中，若|δ
y
|≤c1，则可用偏航通道舵偏角δ
y
′
＝δ
y
，若|δ
y
|＞c1，则可用偏航通道舵偏角的角度大小为c1，符号与δ
y
相同；若|δ
z
|≤c2，则可用俯仰通道舵偏角δ
z
′
＝δ
z
，若|δ
z
|＞c2，则可用俯仰通道舵偏角δ
z
′
的角度大小为c2，符号与δ
z
相同；步骤3：需用滚转通道舵偏角不满偏时，判断需用俯仰通道舵偏角是否满偏；其中，当|δ
z
|＞δ
zyavalid
‑
c1时，需用俯仰通道舵偏角满偏；则可用俯仰通道舵偏角的角度大小为δ
zyavalid
‑
c1，符号与δ
z
相同；此时，若|δ
y
|≤c1，则可用偏航通道舵偏角δ
y
′
＝δ
y
，若|δ
y
|＞c1，则可用偏航通道舵偏角的角度大小为c1，符号与δ
y
相同；当|δ
z
|≤δ
zyavalid
‑
c1时，需用俯仰通道舵偏角不满偏；则可用俯仰通道舵偏角δ
z
′
＝δ
z
；此时，若|δ
y
|≤δ
yavalid
，则可用偏航通道舵偏角δ
y
′
＝δ
y
，若|δ
y
|＞δ
yavalid
，则可用偏航通道舵偏角的角度大小为δ
yavalid
，符号与δ
y
相同；其中，c表示飞行器滚转通道内舵偏角的最大值；c1表示偏航通道内舵偏角的最大值；c2表示俯仰通道内舵偏角的最大值；δ
zyavalid
表示通过第一级舵指令分配后留给俯仰与偏航通道的舵偏角的最大可用值；δ
yavalid
表示通过第二级舵指令分配后留给偏航通道舵偏角的最大可用值。3.根据权利要求2所述的基于动态舵资源控制分配的飞行器制导控制方法，其特征在于，
所述飞行器滚转通道内舵偏角的最大值c的取值为3；所述偏航通道内舵偏角的最大值c1的取值为2；所述俯仰通道内舵偏角的最大值c2的取值为20；所述δ
yavalid
通过下式(一)获得：δ
...

【专利技术属性】
技术研发人员：温求遒，艾俊杰，王明凯，张家辉，何少越，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：