[发明专利]采用姿态角速率与侧滑角反馈补偿的偏航通道控制方法

说明书

本发明是关于采用姿态角速率与侧滑角反馈补偿的偏航通道控制方法，属于飞行器飞行控制技术领域。该方法首先采用侧滑角传感器测量飞行器的侧滑角，并与侧滑角指令信号进行比较得到侧滑角误差信号，再进行非线性积分与微分变换，组成初步综合信号。其次由速率陀螺仪测量飞行器的偏航角速率，与非线性差分信号，侧滑角误差信号等组合，构造系统不确定性估计器，得到不确定性估计信号，最终综合不确定性的估计信号，组成航向综合信号，输送给飞行器偏航舵，使得飞行器偏航通道跟踪给定的侧滑角指令信号。该方法能够有效估计飞行器偏航通道控制系统的不确定性，从而提高侧滑角控制的精度。

技术领域

本发明属于飞行器飞行制导与控制领域，尤其是涉及采用姿态角速率与侧滑角反馈补偿的偏航通道控制方法。

背景技术

目前的飞行器控制技术中，基于姿态稳定的PID控制方法，占据了主要地位。上述姿态稳定的控制系统设计方法具有可靠性高，稳定裕度高，设计简单的优点。但其设计有时过于保守，导致飞行器机动性不足。为了提高飞行器的机动性，过载控制在高机动性要求的飞行器设计中占据了很大的份额。但其实过载与攻角、侧滑角之间有着良好的线性关联比例关系，因此进行攻角与侧滑角的直接控制，在国外进行了广泛的研究。今年来，国内也展开了较多了追踪研究。但传统的研究还是以攻角与侧滑角的PID控制为主，因此对飞行器控制系统的不确定性的估计等方面考虑不多，而飞行器系统必然存在着各种不确定性。

基于以上背景原因，本发明提出了一类基于侧滑角与偏航角速率测量，然后采用不确定性估计器估计系统不确定性，对初步偏航综合控制信号进行补偿的方法，提高了飞行器侧滑角控制的品质。

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基于姿态角速率与攻角测量的飞行器稳定控制方法，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系统不确定估计与侧滑角控制精度不高的问题。

本发明提供了采用姿态角速率与侧滑角反馈补偿的偏航通道控制方法，包括以下步骤：

步骤S10，在飞行器上安装侧滑角传感器，测量飞行器的侧滑角，并与给定侧滑角指令进行比较，形成侧滑角误差信号。同时安装速率陀螺仪，测量飞行器的偏航角速率信号；

步骤S20，根据所述的侧滑角误差信号，进行非线性积分与差分运算，分别得到侧滑角误差的非线性积分信号与非线性差分信号；

步骤S30，根据所述的侧滑角误差信号、非线性差分信号、非线性差分信号，进行线性叠加，得到初步综合信号；

步骤S40，根据所述的侧滑角误差信号、非线性差分信号、偏航角速率信号，建立系统不确定性估计器，得到不确定性估计信号；

步骤S50，根据所述的初步综合信号与不确定估计信号，进行线性综合，得到最终的航向综合信号，并输送给偏航舵，控制飞行器航向通道的侧滑角跟踪给的的侧滑角指令。

在本发明的一种示例实施例中，在飞行器上安装侧滑角传感器，测量飞行器的侧滑角，并与给定侧滑角指令进行比较，形成侧滑角误差信号。同时安装速率陀螺仪，测量飞行器的偏航角速率信包含：

e_β＝β-β^d；

其中β为飞行器的侧滑角信号，βd为飞行器的侧滑角指令信号，eβ为侧滑角误差信号，在飞行器上安装速率陀螺仪，测量飞行器的角速率信号，记作ωy。

在本发明的一种示例实施例中，根据所述的侧滑角误差信号，进行非线性积分与差分运算，分别得到侧滑角误差的非线性积分信号与非线性差分信号包括：

s_β＝∫e_β1dt；