[发明专利]快时变飞行器大包线飞行控制方法与装置

说明书

本发明提供一种快时变飞行器大包线飞行控制方法与装置，该方法通过确定目标飞行器的线性时不变飞行器模型，将线性时不变飞行器模型的系统矩阵转化为高阶张量，对高阶张量进行奇异值分解，确定顶点张量、飞行高度权重系数矩阵和飞行速度权重系数矩阵，然后进行归一化处理，确定凸多胞形结构的顶点系统，最后根据凸多胞形结构的顶点系统设计鲁棒跟踪反馈控制器对目标飞行器进行控制，该方法减小了快时变飞行器大包线飞行时的建模误差，提高了对快时变飞行器的控制准确性。而且，由于经过高阶奇异值分解后的顶点系统个数很少，因此对快时变飞行器的存储空间要求小。另外，在线计算量同样很小，便于设计控制器，更加适应于工程实践。

技术领域

本发明涉及飞行器建模与控制领域，尤其涉及一种快时变飞行器大包线飞行控制方法与装置。

背景技术

飞行器是一种非常复杂和充满高度不确定性的非线性系统，而且随着现代飞行器飞行包线的不断扩大，飞行器的飞行速度、高度等飞行状态在飞行过程中也会大范围变化，导致与飞行状态相关的动力学系数也在剧烈变化，具有很强的快时变特性。此外，飞行包线的扩大使得飞行过程中的飞行环境变得更加复杂多变，不确定因素更多，为飞行器的精确控制带来很大困难，而飞行器的精确控制会影响到飞行器的飞行品质，因此实现快时变飞行器大包线的精确控制至关重要。

现有技术中，一般根据增益调度的方法实现飞行器大包线飞行控制。但该方法存在很多缺陷：1）工作量大且依赖人力，该方法根据调度变量划分网格，从而设计增益插值表，并且网格越密集，控制器性能越好，因此需要的计算量巨大，而且如何划分网格也需要工程师具有丰富经验。

发明内容

本发明提供一种快时变飞行器大包线飞行控制方法与装置，用以解决现有技术中飞行器大包线飞行控制方法的缺陷，实现准确高效的快时变飞行器大包线飞行控制。

本发明提供一种快时变飞行器大包线飞行控制方法，包括：

获取目标飞行器的目标飞行包线，并基于所述目标飞行包线，确定所述目标飞行器的线性时不变飞行器模型；所述目标飞行器是指状态参数的时变速度大于预设阈值的飞行器，目标飞行包线是指所述目标飞行器的飞行高度大于等于预设高度、飞行速度大于等于预设速度时的飞行包线；

将所述线性时不变飞行器模型的系统矩阵转换为高阶张量，并对所述高阶张量进行奇异值分解，基于奇异值分解的结果以及截断误差，确定所述线性时不变飞行器模型的顶点张量、飞行高度权重系数矩阵和飞行速度权重系数矩阵；

对所述飞行高度权重系数矩阵和所述飞行速度权重系数矩阵进行凸性归一化处理，确定凸性归一化处理时采用的飞行高度调节系数矩阵和飞行速度调节系数矩阵；

基于所述顶点张量、所述飞行高度调节系数矩阵和所述飞行速度调节系数矩阵确定凸多胞形结构的顶点系统；

基于所述顶点系统确定鲁棒跟踪反馈控制器，并基于所述鲁棒跟踪反馈控制器，对所述目标飞行器进行控制。

根据本发明提供一种的时变飞行器大包线飞行控制方法，所述基于所述鲁棒跟踪反馈控制器，对所述目标飞行器进行控制，具体包括：

基于所述凸性归一化处理的结果，对所述鲁棒跟踪反馈控制器进行修正，确定全局控制器；

基于所述全局控制器，对所述目标飞行器进行控制。

根据本发明提供的一种时变飞行器大包线飞行控制方法，所述凸性归一化处理的结果包括：归一化飞行高度权重系数矩阵和归一化飞行速度权重系数矩阵；

相应地，所述基于所述凸性归一化处理的结果，对所述鲁棒跟踪反馈控制器进行修正，确定全局控制器，具体包括：

对所述归一化飞行高度权重系数矩阵在飞行高度维度上进行拟合，确定飞行高度权重系数；

对所述归一化飞行速度权重系数矩阵在飞行速度维度上进行拟合，确定飞行速度权重系数；