[发明专利]一种高超声速飞行器面向控制的多系统关联建模方法

权利要求书

1.一种高超声速飞行器面向控制的多系统关联建模方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：核心系统动力学模型建立：

从高超声速飞行器控制系统设计的角度出发，选定控制需要的核心系统，建立核心系统的动力学模型；

所述核心系统包括稳定控制的姿态动力学、跟踪控制的轨迹动力学，核心系统的动力学模型表达式可以记为：

其中Σ_c表示核心系统，x_c表示核心系统的状态量，表示状态量对时间的导数，u_c表示核心系统的控制量，y_c表示核心系统的输出量，f_c,g_c分别表示核心的状态函数和输出函数，下标c表示核心系统，t表示时间；

步骤二：分系统代理建模：

对高超声速飞行器的各分系统进行建模，获取各个分系统机理模型，基于各个分系统的机理模型，采用代理建模相关方法对各个分系统的输入输出响应进行代理，获取各个分系统面向控制的代理模型；

步骤三：关联模型提取：

确定步骤一中的核心系统动力学模型与步骤二中建立的与核心系统有关联的各其他分系统代理模型的关联形式，建立核心系统与单个分系统的关联模型；

步骤四：分系统模型筛选：

根据步骤三中建立的核心系统与单个分系统的关联模型，分别计算各个分系统与核心系统关联后的关联指标，根据核心系统的控制目标选取关联特性评判指标，通过将计算得到的关联指标与选取的关联特性评判指标相比较，若关联指标大于选取的关联特性评判指标则确定该分系统为对核心系统控制系统设计影响较大的分系统；

步骤五：全局关联模型建立：

根据步骤四的分析结果，保留对核心系统控制设计具有较大影响的分系统，参考步骤三中的关联形式将保留的各分系统与核心系统构建全局关联模型。

2.根据权利要求1所述的一种高超声速飞行器面向控制的多系统关联建模方法，其特征在于：所述步骤二中的分系统包括气动系统、推进系统和结构弹性系统。

3.根据权利要求1所述的一种高超声速飞行器面向控制的多系统关联建模方法，其特征在于：所述步骤三中的关联形式包括参数关联和结构关联。

4.根据权利要求1所述的一种高超声速飞行器面向控制的多系统关联建模方法，其特征在于：所述步骤二中，分系统代理建模方法包括实验设计、灵敏度分析、代理模型的选择及验证四个步骤。

5.根据权利要求1所述的一种高超声速飞行器面向控制的多系统关联建模方法，其特征在于：所述步骤二中的分系统代理模型确定的唯一依据是其状态量必须以参数或者结构的形式与核心系统进行关联，具体形式包括代数方程或者微分方程，分系统代理模型统一表示为：

Σ_d:y_d＝g_d(x_d,u_d,x_c,u_c,t)

其中Σ_d表示分系统代理模型，x_d表示分系统的状态量，u_d表示分系统的控制量，y_d表示分系统与核心系统的关联量，g_d表示分系统的输出量，下标d表示分系统，x_c表示核心系统的状态量，u_c表示核心系统的控制量，t表示时间。

6.根据权利要求5所述的一种高超声速飞行器面向控制的多系统关联建模方法，其特征在于：所述步骤三中的关联模型用进行表示：

其中参数关联模型表示为：

其中结构关联模型需要考虑结构偏差，故表示为：

其中△f表示核心系统状态函数的结构偏差，y_d表示分系统与核心系统的关联量，x_c表示核心系统的状态量，表示状态量对时间的导数，u_c表示核心系统的控制量，t表示时间。