降低俯仰气动非线性特性的飞行器总体随控优化方法技术

本发明专利技术公开了一种降低俯仰气动非线性特性的飞行器总体随控优化方法，用于解决现有飞行器外形多目标多学科综合优化设计方法控制性能差的技术问题。技术方案是首先建立飞行器总体随控优化目标函数；再确定飞行器总体随控优化约束条件；选取飞行器总体随控优化决策变量；确定飞行器总体随控优化决策变量寻优边界；建立飞行器总体随控优化完整模型；基于遗传算法的飞行器总体随控优化。由于通过建立飞行器总体随控优化目标函数，选取飞行器总体随控优化决策变量，确定飞行器总体随控优化决策变量寻优边界，建立飞行器总体随控优化完整模型，最后采用遗传算法寻优，得到优化总体外形参数。该优化外形下的飞行器俯仰通道的气动非线性得到了有效降低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种飞行器总体随控优化方法，特别是涉及一种。
技术介绍
常用的飞行器总体优化设计方法是多学科优化设计方法。文献“飞行器外形多目标多学科综合优化设计方法研究(《空气动力学学报》21 (3),2003.9.pp.275 281)”以飞行器的气动性能和隐身性能作为总体优化指标，以升阻比最大、阻力最小及某角度RCS最小为目标函数进行多目标优化。一般多学科优化设计方法综合考虑弹道、气动热力学、动力学、结构计算、推进及热防护等学科要求，主要以最小成本、最大有效载荷、最小起飞质量、最大射程等作为目标函数，开展飞行器的多学科优化设计。但飞行器多学科优化设计不包括控制学科对飞行器总体设计的要求，因此，设计得到的飞行器的控制性能较差，如飞行器存在严重的气动非线性与气动耦合问题，这给飞行器控制系统设计提出带来新的问题。为了进一步改善飞行器的总体性能，为控制系统设计人员提供控制特性较好的飞行器，将控制学科需求作为飞行器总体优化设计指标成为飞行器总体优化设计的必然。
技术实现思路
为了克服现有飞行器外形多目标多学科综合优化设计方法控制性能差的不足，本专利技术提供一种。该方法以飞行器俯仰通道气动非线性特性评价指标——非线性度为目标函数，选取飞行器气动外形总体参数为决策变量、通过确定决策变量寻优边界，确定决策变量满足的线性约束条件和非线性约束条件，建立了以改善气动非线性为目标的飞行器总体随控优化完整模型，最后采用遗传算法寻优，得到优化总体外形参数，该优化外形下的飞行器俯仰通道的气动非线性可得到有效降低。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:一种，其特点是包括以下步骤:步骤一、选取飞行器俯仰通道的气动非线性特性评价指标——非线性度的表征模型，即本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种降低俯仰气动非线性特性的飞行器总体随控优化方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、选取飞行器俯仰通道的气动非线性特性评价指标——非线性度的表征模型，即minf=DONLCm=|Cm(α)-Cm_L(α)||Cm(a)-Cm_L(α)|+|Cm_L(α)|---(1)式中，Cm(α)是飞行器的稳定俯仰力矩系数；Cm_L(α)为Cm(α)中的线性部分，称为线性稳定俯仰力矩系数；（a）稳定俯仰力矩系数Cm(α)由飞行器弹身产生的稳定俯仰力矩系数C弹身及翼身干扰作用下翼面产生的俯仰力矩系数Kαα·C翼面构成，弹身产生的稳定俯仰力矩系数C弹身包括头部尖椎段产生的稳定俯仰力矩系数Cm_zhi1、头部截锥段产生的稳定俯仰力矩系数Cm_zhi2及弹身圆柱段产生的稳定俯仰力矩系数Cm_zhu，即Cm(α)=C弹身+Kαα·C翼面=Cm_zhi1+Cm_zhi2+Cm_zhu+Kαα·Cm_w????（2）式中，①头部尖椎段产生的稳定俯仰力矩系数Cm_zhi1Cm_zhil=4sinαcosαsin2θ1(L1tanθ1+L2tanθ2)2Lref(12xcL12-13L13)②头部截锥段产生的稳定俯仰力矩系数Cm_zhi2Cm_zhi2=4sinαcosαsinθ2cosθ2(L1tanθ1+L2tanθ2)2Lref[L1L2tanθ1(xc-Li-12L2)+L22tanθ2(12(xc-L1)-13L2)]③弹身圆柱段产生的稳定俯仰力矩系数Cm_zhuCm_zhu=8sin2αL3[xc-L3/2-(L1+L2)]3π(L1tanθ1+L2tanθ2)Lref式中，L1为尖锥长度，L2为截锥长度，L3为柱段长度，θ1为尖锥锥角，θ2为截锥锥角，α为攻角，xc为质心位置，Lref为参考长度；④双后掠翼面的稳定俯仰力矩系数Cm_w为：Cm_w=(γ+1)α2SrefLref1+[4(γ+1)M∞α]2{cotλI[b0I2(xc-xs)-23b0I3]-23cotλII(b0II-b1)3+[cotλII(xc-xs)-b0I(cotλI+cotλII)](b0II-b1)2+2b0IcotλI(b0II-b1)(xc-xs-b0I)+[(b0II-b1)cotλII+b0IcotλI][2(xc-b0I-b0II-xc)b1+b12]}式中，γ为绝热系数，Sref为参考面积，Lref为参考长度，λI为内翼前缘后掠角，λII为外翼前缘后掠角，b0I为内翼根弦长度，b0II为外翼根弦长度，b1为翼面梢弦，xs为外露翼安装位置距离弹身顶点的距离，Kαα为翼身干扰系数；（b）飞行器的线性稳定俯仰力矩系数Cm_L(α)为稳定俯仰力矩系数Cm(α)表达式中的线性部分，包括头部尖椎段产生的线性稳定俯仰力矩系数Cm_L_zhi1、头部截锥段产生的线性稳定俯仰力矩系数Cm_L_zhi2及收缩尾部产生的线性稳定俯仰力矩系数Cm_wb_L，即Cm_L(α)=Cm_L_zhi1+Cm_L_zhi2+Cm_wb_L????（3）式中，①头部尖椎段产生的线性稳定俯仰力矩系数Cm_L_zhi1Cm_zhil_L=4αsin2θ1(L1tanθ1+L2tanθ2)2Lref(12xcL12-13L13)②头部截锥段产生的线性稳定俯仰力矩系数Cm_L_zhi2Cm_zhi2_L=4sinθ2cosθ2(L1tanθ1+L2tanθ2)2Lref[12L1L2tanθ1(2xc-2L1-L2)+L22tan(12(xc-L1)-13L2)]③收缩尾部产生的线性稳定俯仰力矩系数Cm_wb_LCm_wb_L=-0.035αξ(1-ηt2)Lref(xc-Lsh-Rmaxηtcotθ3+23Rmaxcotθ3(1-ηt4)1-ηt3)式中，L1为尖锥长度，L2为截锥长度，θ1为尖锥锥角，θ2为截...

【技术特征摘要】
1.一种降低俯仰气动非线性特性的飞行器总体随控优化方法，其特征在于包括以下步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：林鹏，周军，周敏，葛振振，许琦，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
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