1.一種飛行器迎角信號(hào)的建模方法,其特征在于:包括以下步驟:
第一步、建立迎角的信號(hào)流模型,包括:飛行器俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)迎角的影響、飛行器流場(chǎng)干擾對(duì)迎角測(cè)量的影響、迎角傳感器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)、傳感器信號(hào)測(cè)量轉(zhuǎn)換、輸入信號(hào)的平滑濾波、傳感器位置誤差修正、輸出信號(hào)的平滑濾波、和各環(huán)節(jié)中的傳輸延遲;
第二步、對(duì)第一步中信號(hào)流模型中的各個(gè)環(huán)節(jié),建立其數(shù)學(xué)模型,具體包括:
a)環(huán)節(jié)1,為俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)飛行器迎角的影響,設(shè)迎角傳感器相對(duì)重心的力臂為X,飛行器空速為VT,俯仰角速率為q,則角速率引起的傳感器處來(lái)流迎角增量為:Δα=arctan(Vq/VT)≈Vq/VT=-X·q/VT;
b)環(huán)節(jié)2,為飛行器流場(chǎng)干擾對(duì)迎角測(cè)量的影響,在各個(gè)馬赫數(shù)(Ma)、飛行器構(gòu)型(Conf)下,風(fēng)標(biāo)處的局部氣流迎角α1與來(lái)流迎角αq呈良好線性關(guān)系,可表達(dá)為:α1=kαq+b,其中系數(shù)k和b均為Ma和Conf的函數(shù);
c)環(huán)節(jié)3,為迎角傳感器的動(dòng)態(tài)響應(yīng),對(duì)最常用的風(fēng)標(biāo)式迎角傳感器,在局部氣流迎角αs作用下,其偏角δs的動(dòng)態(tài)響應(yīng)可用典型二階環(huán)節(jié)表示為:其中ωn為迎角風(fēng)標(biāo)的自然頻率,ξ為迎角風(fēng)標(biāo)的阻尼比;
d)環(huán)節(jié)4,為迎角傳感器偏角到電位計(jì)輸出電壓的測(cè)量轉(zhuǎn)換,設(shè)傳感器偏角為δαs,電位計(jì)輸出電壓為U,則該過(guò)程數(shù)學(xué)模型為:U=k·δαs,其中,k為電位計(jì)偏角到輸出電壓的轉(zhuǎn)換系數(shù);
e)環(huán)節(jié)5,為大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換過(guò)程用純延遲環(huán)節(jié)表達(dá),數(shù)學(xué)模型為:其中τ為延遲時(shí)間常數(shù);
f)環(huán)節(jié)6,為大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)對(duì)電位計(jì)輸出電壓的平滑濾波,一階平滑濾波算法模型為:y(n)=C0·x(n)+C1·y(n-1);其中,y(n)為當(dāng)前拍輸出,x(n)為當(dāng)前拍輸入,y(n-1)為前一拍輸出,C0和C1為當(dāng)前拍和前一拍所占的權(quán)重系數(shù),要求二者之和為1;二階平滑濾波算法模型為:y(n)=C0·x(n)+C1·x(n-1)+C2·y(n-1)+C3·y(n-2);其中,y(n)為當(dāng)前拍輸出,x(n)為當(dāng)前拍輸入,x(n-1)為前一拍輸入,y(n-1)為前一拍輸出,y(n-2)為前兩拍輸出,C0、C1、C2、C3為以上各項(xiàng)所占的權(quán)重系數(shù),要求四個(gè)系數(shù)之和為1;
g)環(huán)節(jié)7,為電位計(jì)電壓到偏角的轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換關(guān)系為:
h)環(huán)節(jié)8,為迎角傳感器的位置誤差修正,設(shè)傳感器測(cè)得的局部氣流迎角為α1,飛行器真迎角為α,修正關(guān)系為:α=kα1+b;其中,系數(shù)k和b均為Ma和Conf的函數(shù);
i)環(huán)節(jié)9,為真迎角信號(hào)的平滑濾波,一階平滑濾波算法模型為:y(n)=C0·x(n)+C1·y(n-1),其中各參數(shù)定義同環(huán)節(jié)6;
j)環(huán)節(jié)10,為數(shù)據(jù)總線的傳輸過(guò)程,用純延遲環(huán)節(jié)表達(dá),數(shù)學(xué)模型為:其中τ為延遲時(shí)間常數(shù);
第三步、將以上各環(huán)節(jié)的輸入、輸出關(guān)系按環(huán)節(jié)編號(hào)依次串聯(lián),得到從飛行器真實(shí)迎角到飛行控制使用迎角信號(hào)的總數(shù)學(xué)模型,用于飛行控制設(shè)計(jì)。