[发明专利]一种基于轴向过载的两级飞行器分离时刻判别方法

说明书

本发明公开了一种基于轴向过载的两级飞行器分离时刻判别方法，包括以下步骤：步骤一：确定轴向过载作为在线实时判别分离的基础变量；步骤二：计算分离前后飞行器轴向过载数值；步骤三：根据步骤二中所得，确定安全分离时轴向过载安全阈值；步骤四：对实时过载信号进行均值滤波处理；步骤五：确定安全分离时刻轴向过载和安全分离阈值之间的大小关系；步骤六：记录步骤五中满足安全分离条件的时间点，作为主级启控时刻。本发明根据飞行器两级分离前后轴向过载出现明显变化的特点，据此实现对两级分离时刻进行在线实时判别。

技术领域

本发明涉及无人飞行器飞行控制领域，具体涉及飞行器两级安全分离在线实时判别方法，通过此法可确保两级分离安全，改善控制系统对分离过程中不确定因素的适应能力，提高两级分离前后飞行控制品质。

背景技术

当前无人飞行器研究逐步趋向于高速、远航程发展，而提高飞行速度和航程常采用多级助推方案，由助推级将飞行器加速至一定的飞行速度，然后通过级间分离机构将其抛离。级间分离前后飞行器的气动特性差异较大，助推级和主级之间的相互作用力和气动干扰容易引起飞行器姿态失稳，飞行控制系统对前后级分离时刻的精准判断要求较高。主级启控时机直接关系到整个飞行试验的成败，若主级提前启控易造成前/后级之间出现碰撞的危险；主级滞后启控则主级存在无控段飞行风险。

因此，级间安全分离时刻的准确判断作为级间分离稳定控制的关键环节，有必要通过相应措施进行在线实时判别，确保分离后主级及时启控，提高飞行器级间分离控制品质。

发明内容

为解决飞行器级间分离时刻判别带来的一系列问题，寻找与两级分离前后相关性较强的飞行状态量---轴向过载作为分离时刻判别的基本参量，从一定程度上规避了分离后主级启控时机不准带来的影响，并提供一种基于轴向过载的两级飞行器分离时刻判别方法，实现级间分离稳定控制。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种基于轴向过载的两级飞行器分离时刻判别方法，包括以下步骤：

步骤一：确定轴向过载作为在线实时判别分离的基础变量；

步骤二：计算分离前后飞行器轴向过载数值；

步骤三：根据步骤二中所得，确定安全分离时轴向过载安全阈值；

步骤四：对实时过载信号进行均值滤波处理；

步骤五：确定安全分离时刻轴向过载和安全分离阈值之间的大小关系；

步骤六：记录步骤五中满足安全分离条件的时间点，作为主级启控时刻。

进一步，所述步骤一：分析助推级分离时刻的气动特性变化规律，分离前后飞行器质量、轴向力系数等参数发生变化，例如质量虽变化较大，但不易直接测量；分析结果一致表明分离前后飞行器轴向过载信号能够直接体现前后级安全分离，选择轴向过载作为安全分离判别依据，物理意义明确，且工程应用上更容易实现。

进一步，所述步骤二：选取飞行器典型助推级分离状态，分别计算出飞行器在助推级分离前、分离后所对应的轴向过载大小，确认其大小关系。

进一步，所述步骤三：安全阈值的设定，主要取决于步骤二中所计算出的两个理论数值，且该数值的取值必须在上述两个理论数值所确定的范围内。

进一步，所述步骤四：对惯测组合测量装置实时输出的过载信号进行滤波处理，避免因过载信号中的毛刺和野值导致分离误判，一般工程上采取多次采样取均值的方法对信号进行快速处理，将处理后的轴向过载与安全阈值进行比较。

进一步，所述步骤五：根据步骤三中所设定的安全阈值，在线比较步骤四中的实时轴向过载与安全阈值的大小。当实时轴向过载小于安全阈值时，表明助推级与主级之间已安全分离；反之，则未分离完全。

步骤六：记录步骤五中满足安全分离条件的时间点，作为主级启控时刻。