【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电磁弹射飞行器，特别是涉及一种电磁弹射飞行器的在线测速反馈控制方法和系统。
技术介绍
1、电磁弹射技术是电磁发射技术在无人机、灭火弹等飞行器域的重要应用，是对传统弹射技术的重要改进。电磁发射技术是利用电磁力(能)推进物体到高速或超高速的发射技术，它通过将电磁能变换为发射载荷所需的瞬时动能，可在短距离内实现将克级至几十吨的负载加速至高速。在电磁弹射技术中，轨道发射具有载重量大、可靠性高等优点。轨道发射的电磁弹射技术利用电磁力携带直线电机的电枢动子在轨道上加速，将连带着动子的飞行器弹射出轨道，从而达到飞行器发射的目的。轨道发射的电磁发射技术在大质量、中低速物体的发射方面具有较大优势，可以对小到几千克，大到数十吨的飞行器进行有效的弹射，其具有发射速度高、启动时间短，发射间隔短，可重复等优点，可以有效解决传统发射过程中发射系统烧结等问题。
2、轨道发射电磁弹射系统需要发射不同类型的无人机、灭火弹等飞行器，载荷重量也各不相同，需要的发射速度也不相同，因此需要根据任务需要、飞行器类型和载荷等信息调整发射速度。以某型不带制导控制的灭火弹为例，当以145米/秒的速度和以150米/秒的速度弹射时，两种不同弹射速度导致的位置偏差达70多米，若考虑风干扰，则会更大，远超过该型灭火弹的精度要求，为实现10米以下的精度，则需要弹射速度偏差不大于0.5米/秒，有些飞行器弹射时需要速度偏差控制在0.1米/秒以下，甚至还有姿态的限制。
3、然而现有技术中，由于载荷、环境、供电、储能等环节的影响，电磁弹射飞行器的速度控制方法无法
技术实现思路
1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种电磁弹射飞行器的在线测速反馈控制方法和系统，能够满足各类飞行器不同弹射速度的需要，且提高了控制精度。
2、一种电磁弹射飞行器的在线测速反馈控制方法，包括：
3、获取电磁弹射器参数和飞行器参数；
4、根据所述电磁弹射器参数，构建电磁弹射器的输出速度方程；根据所述飞行器参数，构建飞行器的输出速度方程；根据所述电磁弹射器参数和所述飞行器参数，构建电磁弹射飞行器的速度状态方程；
5、根据电磁弹射器的输出速度方程和飞行器的输出速度方程，得到速度观测向量；
6、根据速度观测向量和电磁弹射飞行器的速度状态方程，得到速度融合方程，并构建卡尔曼滤波器，以速度观测向量作为滤波观测量，对电磁弹射飞行器的速度误差进行估计，并根据估计结果进行速度反馈。
7、在一个实施例中，根据所述电磁弹射器参数，构建电磁弹射器的输出速度方程包括：
8、
9、式中，vdx为电磁弹射器的速度传感器输出的x轴方向上的速度，vdy为电磁弹射器的速度传感器输出的y轴方向上的速度，vdz为电磁弹射器的速度传感器输出的z轴方向上的速度，vrx为x轴方向上的真实速度，vry为y轴方向上的真实速度，vrz为z轴方向上的真实速度，δvdx为电磁弹射器的速度传感器沿x轴方向上的速度误差，δvdy为电磁弹射器的速度传感器沿y轴方向上的速度误差，δvdz为电磁弹射器的速度传感器沿z轴方向上的速度误差。
10、在一个实施例中，根据所述飞行器参数，构建飞行器的输出速度方程包括：
11、
12、式中，vfx为飞行器的惯性导航模块输出的x轴方向上的速度，vfy为飞行器的惯性导航模块输出的y轴方向上的速度，vfz为飞行器的惯性导航模块输出的z轴方向上的速度，δvfx为飞行器的惯性导航模块沿x轴方向上的速度误差，δvfy为飞行器的惯性导航模块沿y轴方向上的速度误差，δvfz为飞行器的惯性导航模块沿z轴方向上的速度误差。
13、在一个实施例中，根据所述电磁弹射器参数和所述飞行器参数，构建电磁弹射飞行器的速度状态方程包括：
14、
15、其中，
16、
17、
18、
19、式中，xt(t)为速度状态方程的状态变量，为对状态变量求导数，f(t)为状态信息误差参数的系统动态矩阵，g(t)为系统噪声分配矩阵，w(t)为系统噪声矢量，δψ为电磁弹射器的导轨与x轴的夹角，δθ为电磁弹射器的导轨与y轴的夹角，δγ为电磁弹射器的导轨与z轴的夹角，δvfx为飞行器的惯性导航模块沿x轴方向上的速度误差，δvfy为飞行器的惯性导航模沿y轴方向上的速度误差，δvfz为飞行器的惯性导航模沿z轴方向上的速度误差，为姿态变换矩阵，δωdx为电磁弹射器的弹射平台在带动飞行器弹射时俯仰方向的角加速度误差，δωdy为电磁弹射器的弹射平台在带动飞行器弹射时倾侧方向的角加速度误差，δωdz为电磁弹射器的弹射平台在带动飞行器弹射时滚转方向的角加速度误差，δadx为电磁弹射器的弹射平台在带动飞行器弹射时的轴向的加速度误差，δady为电磁弹射器的弹射平台在带动飞行器弹射时纵项的加速度误差，δadz为电磁弹射器的弹射平台在带动飞行器弹射时的侧向的加速度误差。
20、在一个实施例中，根据电磁弹射器的输出速度方程和飞行器的输出速度方程，得到速度观测向量包括：
21、
22、式中，zv(t)为速度观测向量，δvex为飞行器的惯性导航模块与电磁弹射器的速度传感器在x轴方向上的速度相对误差，δvey为飞行器的惯性导航模块与电磁弹射器的速度传感器在y轴方向上的速度相对误差，δvez为飞行器的惯性导航模块与电磁弹射器的速度传感器在z轴方向上的速度相对误差，hv(t)为速度的量测矩阵，vv(t)为速度的量测噪声矢量。
23、一种电磁弹射飞行器的在线测速反馈控制系统，包括：采用电磁弹射飞行器的在线测速反馈控制方法，包括：电磁弹射器、飞行器以及通讯器；
24、所述电磁弹射器以及所述飞行器均与所述通讯器相连。
25、在一个实施例中，所述电磁弹射器包括：供电模块、电机控制模块、弹射模块、速度控制模块以及监测模块，所述供电模块、所述电机控制模块、所述弹射模块、所述速度控制模块以及监测模块依次相连，所述电机控制模块还分别与所述速度控制模块以及所述监测模块相连，所述监测模块与所述通讯器相连。
26、在一个实施例中，所述电机控制模块包括：储能器、脉冲变换器、直线电机以及电机闭环控制器；
27、所述储能器、所述脉冲变换器以及所述直线电机依次相连，且均与所述电机闭环控制器相连，所述储能器与所述供电模块相连，所述直线电机与所述弹射模块相连。
28、在一个实施例中，所述弹射模块包括：电机动子、弹射平台以及速度传感器；
29、所述电机动子分别与所述电机控制模块和所述弹射平台相连，所述速度传感器与所述电机动子或所述弹射平台相连。
30、在一个实施例中，所述飞行器包括：惯导模块、制导模块以及控制模块，所述惯导模块、所述制导模块以及所述控制模块依次相连，所述制导模块与所述通讯器相连。
31、上述电本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电磁弹射飞行器的在线测速反馈控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的电磁弹射飞行器的在线测速反馈控制方法，其特征在于，根据所述电磁弹射器参数，构建电磁弹射器的输出速度方程包括：
3.根据权利要求2所述的电磁弹射飞行器的在线测速反馈控制方法，其特征在于，根据所述飞行器参数，构建飞行器的输出速度方程包括：
4.根据权利要求3所述的电磁弹射飞行器的在线测速反馈控制方法，其特征在于，根据所述电磁弹射器参数和所述飞行器参数，构建电磁弹射飞行器的速度状态方程包括：
5.根据权利要求4所述的电磁弹射飞行器的在线测速反馈控制方法，其特征在于，根据电磁弹射器的输出速度方程和飞行器的输出速度方程，得到速度观测向量包括：
6.一种电磁弹射飞行器的在线测速反馈控制系统，其特征在于，采用权利要求1至5任一项所述的方法，包括：电磁弹射器、飞行器以及通讯器；
7.根据权利要求6所述的电磁弹射飞行器的在线测速反馈控制系统，其特征在于，所述电磁弹射器包括：供电模块、电机控制模块、弹射模块、速度控制模块以及监测模块，所述供
8.根据权利要求7所述的电磁弹射飞行器的在线测速反馈控制系统，其特征在于，所述电机控制模块包括：储能器、脉冲变换器、直线电机以及电机闭环控制器；
9.根据权利要求7所述的电磁弹射飞行器的在线测速反馈控制系统，其特征在于，所述弹射模块包括：电机动子、弹射平台以及速度传感器；
10.根据权利要求6至9任一项所述的电磁弹射飞行器的在线测速反馈控制系统，其特征在于，所述飞行器包括：惯导模块、制导模块以及控制模块，所述惯导模块、所述制导模块以及所述控制模块依次相连，所述制导模块与所述通讯器相连。
...【技术特征摘要】
1.一种电磁弹射飞行器的在线测速反馈控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的电磁弹射飞行器的在线测速反馈控制方法，其特征在于，根据所述电磁弹射器参数，构建电磁弹射器的输出速度方程包括：
3.根据权利要求2所述的电磁弹射飞行器的在线测速反馈控制方法，其特征在于，根据所述飞行器参数，构建飞行器的输出速度方程包括：
4.根据权利要求3所述的电磁弹射飞行器的在线测速反馈控制方法，其特征在于，根据所述电磁弹射器参数和所述飞行器参数，构建电磁弹射飞行器的速度状态方程包括：
5.根据权利要求4所述的电磁弹射飞行器的在线测速反馈控制方法，其特征在于，根据电磁弹射器的输出速度方程和飞行器的输出速度方程，得到速度观测向量包括：
6.一种电磁弹射飞行器的在线测速反馈控制系统，其特征在于，采用权利要求1至5任一项所述的方法，包括：电磁弹射器、飞行器以及通讯器；
7.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：李玄英，孙未蒙，鲁兴举，郭鸿武，高易，刘霄龙，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：
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