[发明专利]飞行器三维飞行区域控制器宽适应性设计方法

权利要求书

1.一种飞行器三维飞行区域控制器宽适应性设计方法，其特点是包括以下步骤：

（1）根据飞行器运动方程：

及气动力矩方程：

p·=1IxIz-Izx2[IzCL(α,β,α·,β·,δ)+IzxCN(α,β,α·,β·,δ)+Izx(Iz+Ix-Iy)pq+(IyIz-Iz2-Izx2)qr]q·=CM(α,β,α·,β,δ·)+(Iz-Ix)pr+Izx(r2-p2)Iyfr·=1IxIz-Izx2[IzxCL(α,β,α·,β·,δ)+IxCN(α,β,α·,β·,δ)+(Ix2-IxIy+Izx2)pq+Izx(Iy-Iz-Ix)qr]---(2)]]>

其中：

+Le(α,βα·,β·,δ)Ne(α,β,α·,β·,δ)Me(α,β,α·,β·,δ)]]>

由欧拉方程导出；

得到：

其中：fαq=1-QSmVTfq-α(α,β,δ)secβ]]>

α为气流迎角，β为侧滑角，为俯仰角，为滚转角，p为滚转角速度，q为俯仰角速度，r为偏航角速度，g为重力加速度，δ为包含方向舵、副翼、升降舵、油门开度、鸭翼等在内的输入向量，I_x为绕轴x的转动惯量，I_y为绕轴y的转动惯量，I_z为绕轴z的转动惯量，I_zx=I_xz为乘积转动惯量，V_T为空速，

Mpα(α,β,α·,β·,δ),]]>Mrα(α,β,α·,β·,δ),]]>Mqα(α,β,α·,β·,δ),]]>Me(α,β,α·,β·,δ)]]>为有关纵向力矩函数表达式，Lpβ(α,β,α·,β·,δ),]]>Lrβ(α,β,α·,β·,δ),]]>Lqβ(α,β,α·,β·,δ),]]>Le(α,β,α·,β·,δ),]]>Npβ(α,β,α·,β·,δ),]]>Nrβ(α,β,α·,β·,δ),]]>Nqβ(α,β,α·,β·,δ),]]>Ne(α,β,α·,β·,δ)]]>为有关的侧向力矩函数表达式，f_q-α(α,β,δ)为纵向力函数，f_p-β(α,β,δ)、f_r-β(α,β,δ)为侧向力的有关函数，C_x(α,β,δ)、C_y(α,β,δ)、C_x(α,β,δ)分别为纵向、侧向、法向气动力，Q、S、m分别表示飞行器动压、机翼面积和质量；

相平面方程为：

            (4)

将

带入(4)式，并整理可得

式中：i,j=1,2,3为根据（4）、（5）式在表达式中消去p,q,r得到的矩阵函数的第i行、第j列元素；;

在p=0,r=0,q=0,条件下确定控制目标高度、马赫数时的配平舵面、气流迎角、给定转弯半径稳定盘旋的侧滑角的平衡点δ_s,α_s,β_s；

（2）选取反馈控制器表达式为：

δ=δ₀+k(α,β,p,r,q)

满足条件：p=0,r=0,q=0,α=α_s,β=β_s时，δ=δ_s；

其中：δ₀为舵面输入的常数值，k(α,β,p,r,q)为反馈控制函数；

（3）在给定飞行区域内，采用以下相平面分析模型：

分析系统收敛性得到远离鞍点的约束条件：

f11(α,β,α·,β·,δ)f12(α,β,α·,β·,δ)f13(α,β,α·,β·,δ)f21(α,β,α·,β·,δ)f22(α,β,α·,β·,δ)f23(α,β,α·,β·,δ)f31(α,β,α·,β·,δ)f32(α,β,α·,β·,δ)f33(α,β,α·,β·,δ)<0,]]>f_αa(·)<0，f_βa(·)<0

根据收敛性指标和平衡点条件：满足条件：p=0,r=0,q=0,α=α_s,β=β_s时，δ=δ_s共同确定反馈控制器的参数。