飛行器姿態(tài)運(yùn)動(dòng)通道間慣性耦合特性的交聯(lián)影響評(píng)估方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種飛行器姿態(tài)運(yùn)動(dòng)通道間慣性耦合特性的交聯(lián)影響評(píng)估方法，所述方法包括：確定所述飛行器的偏航、俯仰通道的角速度；并確定所述飛行器的滾動(dòng)、偏航、俯仰通道的慣量，以及所述滾動(dòng)通道與偏航通道之間的慣性積；根據(jù)確定出的角速度、慣量和慣性積，計(jì)算出交聯(lián)等效力矩，作為評(píng)估出的所述偏航、俯仰通道的角速度對(duì)所述滾動(dòng)通道的角速度的耦合特性的交聯(lián)影響。本發(fā)明的技術(shù)方案中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)飛行器的滾動(dòng)通道的慣性耦合特性的交聯(lián)影響的量化，便于對(duì)飛行器在不同飛行條件和飛行階段下的滾動(dòng)通道的慣性耦合特性的交聯(lián)影響的對(duì)比，有利于飛行器姿態(tài)控制器的設(shè)計(jì)與研究。
【專(zhuān)利說(shuō)明】飛行器姿態(tài)運(yùn)動(dòng)通道間慣性耦合特性的交聯(lián)影響評(píng)估方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及航空航天領(lǐng)域，尤其涉及一種飛行器姿態(tài)運(yùn)動(dòng)通道間慣性耦合特性的 交聯(lián)影響評(píng)估方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 飛行器在飛行過(guò)程中，其飛行姿態(tài)通常可以劃分為滾動(dòng)、偏航和俯仰三個(gè)姿態(tài)運(yùn) 動(dòng)通道的角速度。對(duì)于軸對(duì)稱(chēng)飛行器，其三個(gè)通道之間的耦合很弱，因而可以將耦合對(duì)于軸 對(duì)稱(chēng)飛行器的飛行姿態(tài)的影響作為隨機(jī)小擾動(dòng)，構(gòu)建軸對(duì)稱(chēng)飛行器的小擾動(dòng)氣動(dòng)力模型。 目前，通常根據(jù)小擾動(dòng)氣動(dòng)力模型，在軸對(duì)稱(chēng)飛行器內(nèi)設(shè)置三個(gè)獨(dú)立的姿態(tài)控制器，分別用 于控制該飛行器俯仰通道、偏航通道和滾動(dòng)通道的角速度。
[0003] 然而，軸對(duì)稱(chēng)飛行器只是面對(duì)稱(chēng)飛行器的一個(gè)特例。飛行速度較高（例如超過(guò)5馬 赫）的飛行器通常采用面對(duì)稱(chēng)的氣動(dòng)布局，即為面對(duì)稱(chēng)飛行器，在其飛行過(guò)程中，其滾動(dòng)、 偏航和俯仰三個(gè)通道之間的耦合較強(qiáng)。通常通道間的耦合特性可以包括慣性耦合、運(yùn)動(dòng)耦 合和氣動(dòng)耦合；目前，對(duì)于面對(duì)稱(chēng)飛行器的三個(gè)通道之間的慣性耦合特性往往只進(jìn)行定性 分析；缺乏對(duì)通道間的慣性耦合特性的交聯(lián)影響的較為準(zhǔn)確的量化分析。而基于更準(zhǔn)確的 通道間基于慣性耦合特性的交聯(lián)影響的量化分析可以有助于根據(jù)量化的交聯(lián)影響對(duì)飛行 器進(jìn)行補(bǔ)償控制后，使得對(duì)飛行器的控制更為準(zhǔn)確、可靠。
[0004] 因此，有必要提供一種飛行器姿態(tài)運(yùn)動(dòng)通道間慣性耦合特性的交聯(lián)影響評(píng)估方 法，以更為準(zhǔn)確地獲悉通道間基于慣性耦合特性的交聯(lián)影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明實(shí)施例提供了 一種飛行器姿態(tài)運(yùn)動(dòng)通道間 慣性耦合特性的交聯(lián)影響評(píng)估方法，更為準(zhǔn)確地獲悉通道間基于慣性耦合特性的交聯(lián)影 響。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案的一個(gè)方面，提供了一種飛行器姿態(tài)運(yùn)動(dòng)通道間慣性耦合特 性的交聯(lián)影響評(píng)估方法，包括：
[0007] 確定所述飛行器的偏航、俯仰通道的角速度；并
[0008] 確定所述飛行器的滾動(dòng)、偏航、俯仰通道的慣量，以及所述滾動(dòng)通道與偏航通道之 間的慣性積；
[0009] 根據(jù)確定出的角速度、慣量和慣性積，計(jì)算出交聯(lián)等效力矩，作為評(píng)估出的所 述偏航、俯仰通道的角速度對(duì)所述滾動(dòng)通道的角速度的耦合特性的交聯(lián)影響。
[0010] 較佳地，所述根據(jù)確定出的角速度、慣量和慣性積，計(jì)算出交聯(lián)等效力矩，具 體為：
[0011] 根據(jù)如下公式4,計(jì)算出Μ)τ :
[0012]

【權(quán)利要求】
1. 一種飛行器姿態(tài)運(yùn)動(dòng)通道間慣性耦合特性的交聯(lián)影響評(píng)估方法，其特征在于，包 括： 確定所述飛行器的偏航、俯仰通道的角速度；并 確定所述飛行器的滾動(dòng)、偏航、俯仰通道的慣量，以及所述滾動(dòng)通道與偏航通道之間的 慣性積； 根據(jù)確定出的角速度、慣量和慣性積，計(jì)算出交聯(lián)等效力矩α，作為評(píng)估出的所述偏 航、俯仰通道的角速度對(duì)所述滾動(dòng)通道的角速度的耦合特性的交聯(lián)影響。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)確定出的角速度、慣量和慣性積， 計(jì)算出交聯(lián)等效力矩，具體為： 根據(jù)如下公式4,計(jì)算出
.............................(公式4) 其中，coyl、ωζ1分別表示所述飛行器的偏航、俯仰通道的角速度汰、1、1分別表示所 述飛行器的滾動(dòng)、偏航、俯仰三個(gè)通道的慣量；Jxy表示所述飛行器的滾動(dòng)通道與偏航通道 之間的慣性積。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，還包括： 將根據(jù)如下公式5計(jì)算出的交聯(lián)等效力矩力〗，作為評(píng)估出的所述俯仰通道的角速度 對(duì)所述滾動(dòng)通道的角速度的耦合特性的交聯(lián)影響；
.............................(公式5) 其中，ωχ1表示所述飛行器的滾動(dòng)通道的角速度。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，還包括： 將根據(jù)如下公式6計(jì)算出的交聯(lián)等效力矩，作為評(píng)估出的偏航通道的力矩對(duì)所述 滾動(dòng)通道的角速度的耦合特性的交聯(lián)影響；
...............................(公式6) 其中，Myl表示所述飛行器的偏航通道的力矩。
5. -種飛行器姿態(tài)運(yùn)動(dòng)通道間慣性耦合特性的交聯(lián)影響評(píng)估方法，其特征在于，包 括： 確定所述飛行器的滾動(dòng)、俯仰通道的角速度；并 確定所述飛行器的滾動(dòng)、偏航、俯仰通道的慣量，以及所述滾動(dòng)通道與偏航通道之間的 慣性積； 根據(jù)確定出的角速度、慣量和慣性積，計(jì)算出交聯(lián)等效力矩，作為評(píng)估出的所述滾 動(dòng)、俯仰通道的角速度對(duì)所述偏航通道的角速度的耦合特性的交聯(lián)影響。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)確定出的角速度、慣量和慣性積， 計(jì)算出交聯(lián)等效力矩，具體為： 根據(jù)如下公式9計(jì)算出
.............................(公式9) 其中，ωχ1、ωζ1分別表示所述飛行器的滾動(dòng)、俯仰通道的角速度；Jx、J y、Jz分別表示所 述飛行器的滾動(dòng)、偏航、俯仰三個(gè)通道的慣量；Jxy表示所述飛行器的滾動(dòng)通道與偏航通道 之間的慣性積。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，還包括： 將根據(jù)如下公式10計(jì)算出的交聯(lián)等效力矩，作為評(píng)估出的所述俯仰通道的角速度 對(duì)所述偏航通道的角速度的耦合特性的交聯(lián)影響；
.............................(公式10) 其中，coyl表示所述飛行器的偏航通道的角速度。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，還包括： 將根據(jù)如下公式11計(jì)算出的交聯(lián)等效力矩^^，，作為評(píng)估出的滾動(dòng)通道的力矩對(duì)所述 偏航通道的角速度的耦合特性的交聯(lián)影響；
................................(公式11) 其中，Mxl表示所述飛行器的滾動(dòng)通道的力矩。
9. 一種飛行器姿態(tài)運(yùn)動(dòng)通道間慣性耦合特性的交聯(lián)影響評(píng)估方法，其特征在于，包 括： 確定所述飛行器的滾動(dòng)、偏航通道的角速度；并 確定所述飛行器的滾動(dòng)、偏航通道的慣量； 根據(jù)確定出的角速度、慣量，計(jì)算出交聯(lián)等效力矩#1，作為評(píng)估出的所述滾動(dòng)、偏航 通道的角速度對(duì)所述俯仰通道的角速度的耦合特性的交聯(lián)影響。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)確定出的角速度、慣量，計(jì)算出交 聯(lián)等效力矩Ai，具體為： 根據(jù)如下公式14,計(jì)算出
.............................(公式14) 其中，ωχ1、ωη分別表示所述飛行器的滾動(dòng)、偏航通道的角速度；Jx、J y、分別表示所述 飛行器的滾動(dòng)、偏航通道的慣量。
【文檔編號(hào)】G05D1/08GK104155985SQ201410389974
【公開(kāi)日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月8日
【發(fā)明者】柳嘉潤(rùn), 黃萬(wàn)偉, 包為民, 馬衛(wèi)華, 祁振強(qiáng), 唐海紅 申請(qǐng)人:北京航天自動(dòng)控制研究所