[发明专利]一种基于铰链力矩变参数的飞行器空气舵系统控制方法

说明书

本发明涉及一种基于铰链力矩变参数的飞行器空气舵系统控制方法，属于飞行器控制技术领域，包括以下步骤：建立铰链力矩插值表；建立铰链力矩梯度插值表；建立舵系统负载状态指示值插值表；针对指示值分区进行多系统控制参数设计；飞行过程中，根据实时得到的信息作为舵系统控制参数选择的输入；根据输入参数在舵系统负载状态指示值插值表中进行插值计算，得到舵系统负载状态指示值；根据舵系统负载状态指示值所在分区，得到对应的舵系统控制参数，用该控制参数对舵系统进行控制。解决了现有技术正操纵小负载状态超调及振荡较大、反操纵状态振荡发散、空载状态能源消耗大的性能问题。

技术领域

本发明涉及飞行器控制技术领域，具体涉及一种基于铰链力矩变参数的飞行器空气舵系统控制方法。

背景技术

飞行器空气舵系统通过在一定范围内偏转舵面，达到调整飞行器姿态的目的。飞行过程中，舵面上的铰链力矩主要取决于舵面形状、舵偏角、攻角、马赫数、动压等因素，因此舵系统面临负载变化范围大且工作时间长的工作状态。在进行舵系统设计时，需要满足全部设计空域条件下飞行器对舵系统的时域、频域特性需求，兼顾舵面空载和负载状态的性能。在传统舵系统控制设计时，针对典型正操纵力矩梯度负载状态开展设计、调试和校验，而对舵系统在空载、反操纵力矩梯度等负载仅做安全性校核。

现有技术中，由于控制系统仅针对一种固定的正操纵力矩梯度负载状态设计，使该状态下舵系统动态过程良好；随着舵系统工作点向空载方向移动，正操纵负载逐步降低，在力矩梯度小于设计点的状态下出现超调、振荡增加；在反操纵状态下，针对正操纵负载条件设计的舵系统控制参数会导致超调、振荡进一步增大，甚至出现等幅振荡或发散；针对大指令、大负载条件设计的舵系统控制，在小指令、小负载情况下会导致系统灵敏度过高，执行机构动作频繁，能源消耗过大。难以保证全部设计空域条件下舵系统性能最优。

因此，现有技术存在由于单一正操纵设计状态舵系统控制参数导致的正操纵小负载状态超调及振荡较大、反操纵状态振荡发散、空载状态能源消耗大的性能问题，需要进行改进。

发明内容

本发明提供一种基于铰链力矩变参数的飞行器空气舵系统控制方法，目的是解决现有技术正操纵小负载状态超调及振荡较大、反操纵状态振荡发散、空载状态能源消耗大的性能问题。

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：

一种基于铰链力矩变参数的飞行器空气舵系统控制方法，包括以下步骤：

Step1：建立铰链力矩插值表；

Step2：建立铰链力矩梯度插值表；

Step3：建立舵系统负载状态指示值插值表；

Step4：针对指示值分区进行多系统控制参数设计；

Step5：飞行过程中，根据实时得到的信息作为舵系统控制参数选择的输入；

Step6：根据输入参数在舵系统负载状态指示值插值表中进行插值计算，得到舵系统负载状态指示值；

Step7：根据舵系统负载状态指示值所在分区，得到对应的舵系统控制参数，用该控制参数对舵系统进行控制。

进一步地，Step1中建立铰链力矩插值表包括以下步骤：

在飞行器舵系统控制设计时，对总体方案中确定的舵面构型，给出铰链力矩系数计算的插值表，表中包括所设计的飞行空域条件中与铰链力矩系数计算相关的自变量，包括舵偏角、攻角、马赫数等，并给出多维差值表，根据所设计的全空域铰链力矩系数及动压，遍历插值特征点计算铰链力矩，建立铰链力矩插值表，铰链力矩Mh的计算公式为：

Mh＝mh(d,x₁,x₂,x₃…x_i…x_n-1)·Q·S·B