[发明专利]一种超音速大机动靶标基于伪闭环的高精度速度控制方法

说明书

本发明提出一种超音速大机动靶标基于伪闭环的高精度速度控制方法，目的是在于提供一种采用推力不可连续调节的液体火箭发动机为动力的大机动靶标，在巡航剖面内的高精度伪闭环速度控制方法。该方法首先通过大机动靶标的数学模型对剖面的巡航阻力进行预测；之后根据预测的阻力Dsubgt;yc/subgt;，设计了3种推力组合的策略；由于发动机推力建立及下降均有响应时间，为了确保巡航速度的高精度控制，设计了发动机开关机的门限修正值。飞行试验结果证明了该方法的有效性。

技术领域

本发明涉及一种超音速大机动靶标的速度控制方法，特别涉及一种采用推力不可连续调节的液体火箭发动机为动力的超音速大机动靶标，在巡航过程中基于伪闭环的高精度速度控制方法。

背景技术

云雀超音速大机动靶标是西北工业大学与西安航天动力研究所联合研制的一款高性能靶标，旨在模拟F-22、F-35等国外的四、五代战斗机的运动特性，为我国的导弹武器系统研制、定型、鉴定以及飞行员的战术战法训练提供高性能的空中目标。该靶标能够在8～14km的大范围空域内，实现0.8～1.6Ma宽速域包线内的巡航飞行，同时能够在全包线范围内实现不小于6g的稳定大过载机动。为了达到模拟第四代战斗机超音速巡航及机动飞行的能力，在靶标研制阶段航空发动机无法满足设计要求，这使得大机动靶标在动力系统选型方面仅能够采用液体火箭发动机作为动力。

然而，液体火箭发动机的特点是在飞行过程中，推力大小不能够实现连续调节，云雀大机动靶标共有两台液体火箭发动机，每台液体火箭发动机有3个档位，分别为600/1000/1200N以及2000/2500/2800N，两台发动机的档位需在发射前设置好，发射后无法更改，两台发动机推力档位的组合可覆盖全飞行包线内任意剖面。由于四代机在巡航飞行时速度稳定可控，因此为了逼真的模拟四代机的飞行性能，对大机动靶标飞行速度的控制精度有很高的要求，需要控制在高精度范围内。因此如何保证大机动靶标巡航时在推力不可连续调节的工况下实现对速度的高精度控制是大机动靶标研制的一项关键技术。

发明内容

本发明针对推力不可连续调节的靶标的速度控制问题，提出了一种基于巡航阻力预测的高精度伪闭环速度控制方法，在任务开始之前首先根据本次任务对巡航速度的精度要求，设置巡航速度控制上下门限Ma_Poff、Ma_Pon，同时基于预测的巡航剖面的阻力确定两台发动机的档位组合P1、P2，以及巡航发动机组合策略，并在地面将所选的档位设置好。发射后，当靶标飞行至任务剖面且满足巡航发动机开机条件后，按照巡航发动机组合策略打开相应发动机，当速度超过巡航速度上限Ma_Poff时，关闭发动机，之后速度减小，当速度低于巡航速度下限Ma_Pon时，打开发动机。由于发动机的推力建立时间不同，为提高控制精度，对发动机的实际开关机门限值进行修正Ma′_Poff、Ma′_Pon。

本发明的技术构思为：基于任务的速度控制精度要求为大机动靶标设置巡航段的速度控制门限，为靶标巡航段设计发动机组合策略，考虑发动机推力建立时间，对速度控制门限进行修正，通过控制相应发动机按照门限开机或关机，实现靶标巡航段高精度速度控制。

本发明为一种超音速大机动靶标基于伪闭环的高精度速度控制方法，包括以下步骤：

步骤1：建立靶标模型，预测剖面阻力

选定任务剖面H_c,Ma_c之后，首先计算出该剖面的平衡攻角α_b，