[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

说明书

本发明公开了一种基于线性调频Z变换的无人机控制律品质评估方法，步骤：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；根据待评估控制回路的特征频率，设计特制的激励信号；对待评估控制回路的输入信号和输出信号进行采样；对采样信号通过线性调频Z变换处理，进行时‑频变换；通过频域数据获取待评估控制回路的幅频特性与相频特性，计算稳定裕度；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。本发明提高了辨识分辨率和准确度，具有优异的评估效果，为控制律迭代设计提供重要的参考依据。

技术领域

本发明属于无人机控制技术领域，特别涉及了一种无人机控制律品质评估方法。

背景技术

目前，无人机及其控制技术的发展日新月异。飞行控制技术已经成为保证无人机高性能飞行和完成各种不同任务的关键性技术，同时随着性能需求和任务需求的不断扩展，各种创新性的技术在飞行控制系统中不断得以实践和应用。由于控制系统的重要性、所采用技术的先进性以及系统的复杂性，因而在工程实践中自然面临一个重要的问题：如何确保飞行控制系统设计正确、功能完善、稳定可靠以保证飞机在全包线内安全有效地飞行，对无人机来说尤为重要。因此，在无人机的实际飞行之前，对控制律的评估和确认是极其重要的环节。

对无人机的飞行控制系统进行稳定裕度辨识，首先需要一个良好的激励信号，将待评估系统的频率特征激励出来。传统的飞行实验常用的激励信号为阶跃、方波、偶极方波、3211输入和震荡输入等，但是具有频谱密度宽、激励效果不明显的特点。稳定裕度辨识的准确性与对采样信号进行频谱分析的方法有密切关系，当前频谱分析采用最广泛的方法是快速傅里叶算法，此方法为了提高频率的分辨率，在信号采样频率不变的情况下，必须增加采样点数，使得增大了采样时间和运算量。

发明内容

为了解决上述背景技术提到的技术问题，本发明提出了一种基于线性调频Z变换的无人机控制律品质评估方法，通过准确辨识飞行控制回路的稳定裕度对，控制律品质进行评估。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种基于线性调频Z变换的无人机控制律品质评估方法，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；

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。

进一步地，在步骤2中，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；