[发明专利]一种适应气动强非线性的飞行器控制器增益调度方法

说明书

本发明公开了一种适应气动强非线性的飞行器控制器增益调度方法，其特征在于，包含以下步骤：S1.依据飞行器的飞行状态参数，选择特征点，并设计PD控制器的PD控制参数作为样本；S2.根据步骤1中的样本，对控制器的增益调度网络进行训练，得到控制器增益调度网络模型；S3.将飞行器的实时飞行状态参数，输入至控制器的增益调度网络，并输出实时飞行控制参数，通过PD控制器实时向舵系统输出舵指令。本发明根据飞行器飞行状态参数及对应的控制参数设计基于深度神经网络的飞行控制网络，通过控制网络实时计算飞行控制参数，有效提高控制系统在强非线性、高动态和非对称气动下的控制品质，为飞行器全空域高机动飞行提供支撑。

技术领域

本发明涉及战术武器飞行控制领域，具体涉及一种适应气动强非线性的飞行器控制器增益调度方法。其特征是解决传统参数调整方法难以适应战术武器非轴对称外形、大空域、高机动飞行下气动特性强非线性和高动态变化的问题，能够提高稳定控制系统非飞行控制品质。

背景技术

传统上战术武器飞行控制系统主要基于PD控制方法进行设计，主要设计思路是根据对象在飞行包络内的速度、高度、动压、攻角等飞行状态信息和对应的动力系数变化特点，选取一定数量的典型特征点设计控制参数，然后采用线性拟合、多项式拟合等方法得到相应的调参规律满足实时飞行环境下的控制性能要求。由于线性拟合方法无法实现对非线性状态的准确逼近，难以兼顾非线性变化下的控制需求，而多项式拟合方法随着非线性特征复杂程度的提高，多项式形式和参数的确定变得困难。因此上述方法在气动非线性剧烈变化条件下的控制品质难以保证，需要采用更加精确的增益调度方法适应非线性控制需求，有效提高战术武器非轴对称外形、大空域、高机动飞行下的控制性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适应气动强非线性的飞行器控制器增益调度方法，根据飞行器飞行状态参数及对应的控制参数设计基于深度神经网络的飞行控制网络，通过控制网络实时计算飞行控制参数，有效提高控制系统在强非线性、高动态和非对称气动下的控制品质，为对象的全空域高机动飞行提供支撑。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：一种适应气动强非线性的飞行器控制器增益调度方法，其特点是，包含以下步骤：

S1.依据飞行器飞行状态参数选择特征点并设计PD控制器的PD控制参数作为样本；

S2.根据步骤1中的样本，对控制器的增益调度网络进行训练，得到控制器增益调度网络模型；

S3.将飞行器的实时飞行状态参数，输入至控制器的增益调度网络，并输出实时飞行控制参数，通过PD控制器实时向舵系统输出舵指令。

优选地，所述的步骤S1中飞行状态参数包括以下参数：

飞行时间、飞行阶段、质量、质心、弹体绕X轴转动惯量、弹体绕Y轴转动惯量、弹体绕Z轴转动惯量、飞行马赫数、动压、飞行速度、推力、飞行高度、攻角、侧滑角、弹体绕X轴角速度、弹体绕Y轴角速度、弹体绕Z 轴角速度、滚动舵偏、偏航舵偏、俯仰舵偏。

优选地，所述的步骤S2中的控制器增益调度网络如下：

采用5层级联前馈神经网络模型：