[发明专利]基于分数阶近似微分实现阻尼的飞行器纵向过载控制方法

权利要求书

1.一种基于分数阶近似微分实现阻尼的飞行器纵向过载控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S10：在飞行器上安装线加速度计，测量飞行器的纵向过载，得到纵向过载信号，并与平滑后的过载指令信号进行比较，得到过载误差信号如下：

其中为平滑滤波后的过载指令，T₁为滤波时间常数，s为传递函数的微分算子，g为重力加速度，取为g＝9.8即可，a_z为飞行器的垂直方向的加速度测量信号，为过载指令信号，n_z为纵向过载信号，e_nz为过载误差信号；

步骤S20：针对所述的过载误差分别进行线性积分与非线性积分，得到过载误差积分综合信号；

步骤S30：设置分数阶微分信号的初始值，并与所述的纵向过载信号进行比较，得到分数阶过载误差信号；并对分数阶过载误差信号进行滞后处理，得到滞后信号；

步骤S40：针对所述滞后信号，建立分数阶近似差分方程组，进行差分运算后得到分数阶微分信号；并用该分数阶微分信号，在后续所有的解算中替代步骤S30中的分数阶微分信号初始值进行运算，循环解算得到滞后信号；

步骤S50，针对所述的纵向过载信号，建立滞后差分方程组，得到滞后微分信号；

步骤S60，针对所述的过载误差信号、过载误差综合积分信号、滞后信号，滞后微分信号四类信号进行综合，得到最终的过载控制综合信号，输送给俯仰舵，控制飞行器的纵向过载跟踪期望指令。

2.根据权利要求1所述的一种基于分数阶近似微分实现阻尼的飞行器纵向过载控制方法，其特征在于，针对所述的过载误差分别进行线性积分与非线性积分，得到过载误差的积分综合信号包括：

s_l＝s_1l+k₁s_2l；

s_1l＝∫e_nzdt；

s_2l＝∫e_fdt；

其中s_l为过载误差的积分综合信号，k₁为正的常值参数，s_1l为过载误差线性积分信号，s_2l为过载误差非线性积分信号，dt表示对时间信号进行积分，e_f为过载误差的非线性变换信号，e为指数函数exp的缩写，τ为时间常数，取为正值。

3.根据权利要求1所述的一种基于分数阶近似微分实现阻尼的飞行器纵向过载控制方法，其特征在于，对分数阶过载误差信号进行滞后处理，得到滞后信号包括：

e_Dn＝n_z-D_nz；

De_Dnz(n)＝(e_Dn(n)-T₃e_Dnz(n))/T₂；

e_Dnz(n+1)＝e_Dnz(n)+Δt*De_Dnz(n)；

其中D_nz为分数阶微分信号，其初始值设为0，即D_nz(0)＝0；e_Dn为分数阶过载误差信号，ω_n为滤波器的频率参数，ξ为滤波器的阻尼参数，均为常值，且为正数；De_Dnz(n)、T₂、T₃为中间变量；e_Dnz为滞后信号，其初始值设置为e_Dnz(0)＝0，Δt为计算机采样数据的间隔，即e_Dnz(n+1)与e_Dnz(n)之间的时间间隔，选取为0.001即可；e_Dnz(n+1)为滞后信号e_Dnz在(n+1)*Δt时刻的值。