【技术实现步骤摘要】
本申请属于飞行力学与飞行控制，尤其涉及一种飞机编队飞行控制方法及装置。
技术介绍
1、飞机飞行编队是一种由多架飞机形成的多梯次、多层次的集群作战体系，在现代空战的隐身突防、协同搜索等任务中具有重要的作用。编队控制则是指面向编队飞行的要求，形成典型编队(如横向编队)的控制方法。目前，已出现了多种编队飞行控制技术。
2、常见的编队飞行控制技术将编队飞行控制框架分解为位置控制、姿态控制2部分。在位置控制中，给定长机飞行位置，依据编队飞行指令，采用几何计算等方法解算飞机的位置指令(如应在长机正前方某距离)；进而通过飞机的位置控制运动学方程，将位置指令解析为飞机的姿态角指令，并控制飞机的飞行速度。由于飞机的位置控制运动学方程不涉及飞机气动、动力等特性参数，因此飞机位置控制的控制对象较为简单，通过人为调参一般可获取较好的结果。姿态控制的控制器设计与位置控制模型、控制器解耦，其输入是位置控制解析的姿态角指令，输出则是为实现相关指令而应采取的操控输入。在姿态控制控制器设计中，由于飞机的姿态控制模型包含飞机动力学、运动学等方程，因此该模型与飞机的气动、质量等特性参数直接相关。但是，由于外界干扰、数值计算误差等因素，往往难以对飞机的气动等特性参数进行准确估算，这导致姿态控制的控制对象存在模型不确性等问题。为解决该问题，已有学者展开大量研究工作，目前已出现的姿态控制控制技术主要有h∞鲁棒控制算法、模型预测控制，以及基于数据驱动的模糊控制方法。
3、在基于数据驱动的模糊控制方法中，一般需采集飞机大批量数据；经由数据驱动训练、学习
技术实现思路
1、为了解决相关技术中姿态控制控制技术控制器可解释性较弱、可信度不高，调参工作量较大，工程应用仍较少的技术问题，本专利技术提供一种飞机编队飞行控制方法及装置,所述技术方案如下：
2、第一方面，提供一种飞机编队飞行控制方法，包括：
3、将编队飞行控制框架分解为位置控制、姿态控制；
4、在位置控制过程中，通过位置环控制器，基于飞机运动学方程获取本机的飞行参数，将编队位置指令解析为飞机的姿态角指令，并控制本机当前的飞行速度，飞行参数包括姿态角和速度；
5、在姿态控制过程中，通过姿态环控制器对本机进行不同高度、速度、姿态角指令下的姿态控制；在编队飞行的指定高度、姿态角指令分段点，通过遍历寻优的方式对姿态环控制器的参数进行优化。
6、其中，获取本机的飞行参数，包括：
7、基于编队飞行中长机的飞行参数获取本机的飞行参数。
8、其中，姿态角包括俯仰角和滚转角，基于编队飞行中长机的飞行参数获取本机的飞行参数，包括：
9、基于编队飞行中长机的飞行参数确定本机的位置指令坐标；
10、确定本机的位置指令坐标与本机当前编队位置指令在大地坐标系中的位置偏差分量；
11、基于本机的姿态角，解算大地坐标系到本机体轴系的坐标转换矩阵；
12、采用坐标转换矩阵将位置偏差分量映射至本机体轴系；
13、基于映射至本机体轴系的位置偏差分量获取本机的姿态角参数。
14、其中，控制本机当前的飞行速度，包括：
15、确定本机和长机的位置和速度在大地坐标系中坐标分量，并计算两架飞机间的距离差和相对速度；
16、基于两架飞机间的距离差和相对速度确定控制本机到达编队目标点的期望的速度差；
17、将本机到达编队目标点的期望的速度差作为位置环速度控制器的输入，位置环速度控制器的输出为本机油门杆的大小，基于本机油门杆的大小控制本机当前的飞行速度。
18、其中，对本机进行不同高度、速度、姿态角指令下的姿态控制，包括：
19、姿态环控制器接收来自位置环控制器的姿态角指令；
20、对接收到的姿态角指令进行解析，得到控制本机的纵向杆位移和横向杆位移，纵向杆位移由俯仰角指令得到，横向杆位移由滚转角指令得到；
21、基于纵向杆位移和横向杆位移，以及姿态环控制器预先设置的高度、速度对本机进行姿态控制。
22、其中，姿态环控制器的参数包括：p、d、i三个参数。
23、第二方面，提供一种飞机编队飞行控制装置，包括：
24、分解模块，用于将编队飞行控制框架分解为位置控制、姿态控制；
25、位置控制模块，用于在位置控制过程中，通过位置环控制器，基于飞机运动学方程获取本机的飞行参数，将编队位置指令解析为飞机的姿态角指令，并控制本机当前的飞行速度，飞行参数包括姿态角和速度
26、姿态控制模块，用于在姿态控制过程中，通过姿态环控制器对本机进行不同高度、速度、姿态角指令下的姿态控制；在编队飞行的指定高度、姿态角指令分段点，通过遍历寻优的方式对姿态环控制器的参数进行优化。
27、其中，位置控制模块，具体用于：
28、基于编队飞行中长机的飞行参数获取本机的飞行参数。
29、其中，姿态角包括俯仰角和滚转角，位置控制模块，具体用于：
30、基于编队飞行中长机的飞行参数确定本机的位置指令坐标；
31、确定本机的位置指令坐标与本机当前编队位置指令在大地坐标系中的位置偏差分量；
32、基于本机的姿态角，解算大地坐标系到本机体轴系的坐标转换矩阵；
33、采用坐标转换矩阵将位置偏差分量映射至本机体轴系；
34、基于映射至本机体轴系的位置偏差分量获取本机的姿态角参数。
35、其中，位置控制模块，还具体用于：
36、确定本机和长机的位置和速度在大地坐标系中坐标分量，并计算两架飞机间的距离差和相对速度；
37、基于两架飞机间的距离差和相对速度确定控制本机到达编队目标点的期望的速度差；
38、将本机到达编队目标点的期望的速度差作为位置环速度控制器的输入，位置环速度控制器的输出为本机油门杆的大小，基于本机油门杆的大小控制本机当前的飞行速度。
39、本专利技术面向编队飞行控制这一目标，将编队飞行控制器解耦为位置环、姿态环；在位置环，基于运动学方程建立本机模型，并基于人为试错调参，获得了性能较好的位置环控制器，可将编队飞行位置指令解析为姿态角指令及速度控制油门输入。在姿态环，针对姿态环被控对象不确定问题，在各典型任务点设计姿态环控制器并采用遍历寻优的方式分别调整控制器参数，将姿态角控制指令解析为飞机操纵输入。结合位置环控制器和姿态环控制器，经由仿真测试，可实现典型编队的精确飞行控制，可信度高，调参工作量减小，能够进行本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种飞机编队飞行控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取本机的飞行参数，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，姿态角包括俯仰角和滚转角，基于编队飞行中长机的飞行参数获取本机的飞行参数，包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制本机当前的飞行速度，包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对本机进行不同高度、速度、姿态角指令下的姿态控制，包括：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，姿态环控制器的参数包括：P、D、I三个参数。
7.一种飞机编队飞行控制装置，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，位置控制模块，具体用于：
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，姿态角包括俯仰角和滚转角，位置控制模块，具体用于：
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，位置控制模块，还具体用于：
【技术特征摘要】
1.一种飞机编队飞行控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取本机的飞行参数，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，姿态角包括俯仰角和滚转角，基于编队飞行中长机的飞行参数获取本机的飞行参数，包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制本机当前的飞行速度，包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对本机进行不同高度、速度、姿态角指令下的...
【专利技术属性】
技术研发人员：裘旭益，董晨，董一群，王灿，杨曦中，
申请(专利权)人：中国航空无线电电子研究所，
类型：发明
国别省市：
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