[发明专利]一种基于线性调频Z变换的无人机控制律品质评估方法

权利要求书

1.一种基于线性调频Z变换的无人机控制律品质评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：选取待评估控制回路的激励信号注入点、输入/输出信号的采集点；

步骤2：根据待评估控制回路的特征频率，进行特制的激励信号设计；该步骤的具体过程如下：

设最低期望频率为f1_D，最高期望频率为f2_D，激励信号注入控制回路的激励时间t_P1：

t_P1＝n₁/f1_D

其中，n₁为在最低期望频率处的正弦信号周期个数；

设离散周期为Δt，对激励时间t_P1进行调整：

t_P＝(ROUND(t_P1/Δt))×Δt

其中，t_P表示调整后的实际激励时间，ROUND表示四舍五入运算；

将最低期望频率f1_D调整为实际最低频率f1＝n₁/t_P，确定在最高期望频率处的正弦信号周期个数n₂：

n₂＝CEIL(t_P/(1/f2_D))

其中，CEIL表示向上取整运算；

将最高期望频率f2_D调整为实际最高频率f2＝n₂/t_P，对激励信号进行归一化处理：

其中，u为归一化的激励信号，K为限幅系数，n_f＝n₂-n₁+1，t＝0,Δt,…,t_P；

对归一化的激励信号u加入相移Φ(n)，得到最终的激励信号：

其中，Φ(n)＝π·n²/n_f；

步骤3：对待评估控制回路的输入信号和输出信号进行采样；

步骤4：对采样信号通过线性调频Z变换处理，进行时-频变换；

步骤5：通过步骤4获得的频域数据获取待评估控制回路的幅频特性与相频特性，通过频率响应计算得到稳定裕度；

步骤6：根据无人机控制律设计需求指标对控制回路的品质进行评估。

2.根据权利要求1所述基于线性调频Z变换的无人机控制律品质评估方法，其特征在于，在步骤4中，选定在目标频带[f1,f2]内对待评估控制回路的输入采样时域信号x_in(n)和输出采样时域信号y_out(n)进行线性调频Z变换，其中f1为激励信号的最低频率，f2为激励信号的最高频率；

设线性调频Z变换的频谱分析点数为M，得采样的起始位置A和采样路径W：

其中，Δf为进行线性调频Z变换的分辨率，Δf＝(f2-f1)/M，离散周期为Δt，j为虚数单位；

线性调频Z变换之后的频域数据：

其中，CZT代表线性调频Z变换，X_in为输入信号进行线性调频Z变换后的频域输入信号，Y_out为输出信号进行线性调频Z变换后的频域输出信号。

3.根据权利要求2所述基于线性调频Z变换的无人机控制律品质评估方法，其特征在于，在步骤5中，计算待评估控制回路的开环传递函数：

则待评估控制回路的幅频特性phase：

待评估控制回路的相频特性mag：

当幅频特性mag＝0dB时，对应的频率ω_c为系统的截止频率，待评估控制回路在该频率ω_c下的相频特性值为相位裕度；当相频特性phase＝(2k+1)π,k＝0,±1,...时，对应的频率ω_x为系统的穿越频率，待评估控制回路在该频率ω_x下的幅频特性值为幅值裕度。