[发明专利]一种用校正网络代替角加速度计的飞行器侧向过载跟踪方法

说明书

本发明公开了一种用校正网络代替角加速度计的飞行器侧向过载跟踪方法，其特点在于，首先采用线加速度计测量侧向过载，与过载指令进行比较得到误差信号，再进行依次积分得到多级积分信号，由非线性变换实现非线性综合信号。其次，由差分方程实现误差信号的校正、并由非线性变换实现非线性积分，并组成线性综合信号。再次，由陀螺仪测量飞行器的角速率信号，由差分方差构建校正网络实现角加速度的替代信号，进行非线性变换后组成校正综合信号。最后由简单叠加构成飞行器偏航角的期望信号，由姿态稳定回路进行跟踪，即可实现本发明提供方法所实现的过载跟踪的控制目标。本发明的优点是测量元器件简单，不需要采用角加速度计，从而控制成本低廉。

技术领域

本发明属于飞行器控制领域，尤其涉及飞行器姿态稳定与过载跟踪的飞行控制系统设计方法，以及一种采用校正网络替代角加速度计的控制方法。

背景技术

尽管过载控制远远做不到像传统姿态稳定控制一样广泛应用于绝大部分飞行器，但目前过载控制已经在具有很好机动性要求的很多无人飞行器中取得了很好的应用。而各种过载控制方法中，采用角加速度计与过载测量的方案又占了一部分，但采用角加速度测量具有两方面的劣势。其一是飞行器的角加速度变换非常快，本身对其准确测量也比较困难，其二是角加速度计的采用，也使得控制成本大大增加，从而使得很多低成本的小型无人飞行器因成本原因而无法采用。基于以上背景，本发明公开了一种采用差分方程建立的校正网络来构建角加速度信号，从而可以省去角加速度计的成本。同时采用传统的线加速度计测量过载以及速率陀螺仪测量角速度即可实现飞行器的过载跟踪的目标。因此本发明特别适用于低成本的飞行器控制系统设计，其不仅具有较高的理论价值，也具有很好的工程应用价值和经济价值。

需要说明的是，在上述背景技术部分发明的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用校正网络代替角加速度计的飞行器侧向过载跟踪方法，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的测量元器件昂贵导致的控制经济成本过高的问题。

根据本发明的一个方面，提供一种用校正网络代替角加速度计的飞行器侧向过载跟踪方法，包括以下步骤：

步骤S10：采用线加速度器测量飞行器侧向过载，并与过载指令进行对比，得到过载误差信号，再由过载误差进行多级积分，形成多级积分综合信号；

步骤S20：针对所述的过载误差信号，进行非线性限幅变换并积分，得到误差非线性积分信号，然后设计校正网络，把误差信号通过校正网络后得到校正信号，最后进行信号叠加，形成过载误差叠加信号；

步骤S30：采用速率陀螺仪测量飞行器的偏航角速率，然后对偏航角速率设计校正网络得到角速率校正信号，代替角加速度计的使用，得到校正综合信号；

步骤S40：根据所述的过载误差多级积分综合信号、过载误差叠加信号与校正综合信号进行简单加法叠加，得到飞行器偏航角期望信号，由偏航通道姿态稳定系统进行稳定跟踪，从而实现最终的过载跟踪控制。

在本发明的一种示例实施例中，采用线加速度器测量飞行器侧向过载，并与过载指令进行对比，得到过载误差信号，再由过载误差进行多级积分，形成多级积分综合信号包括：

n_z＝a_z/g；

e_n＝n_zc-n_z；

s_1＝∫e₁dt；

s_2＝∫s₁dt；

s_3＝∫s₂dt；