[发明专利]一种基于被控变量的结冰飞机控制方法

说明书

本说明书实施例公开了一种基于被控变量的结冰飞机控制方法。本发明通过线加速度和角加速度反馈的增量动态逆方法设计结冰飞机的控制律，飞机气动参数的改变都反映在线加速度和角加速度的变化里，当机身和舵面出现积冰引起飞机气动特性变化时，飞机闭环飞行品质不受影响。此外由于微分器对高频噪声有放大效应，本文没有直接通过角速度微分得到角加速度，而是采用在机身配置低成本线加速度计的方式，利用各线加速度计之间差值获取飞机角加速度。

技术领域

本说明书涉及飞行控制领域，尤其涉及一种基于被控变量的结冰飞机控制方法。

背景技术

飞机在含有大量过冷水滴的大气中飞行时，表面会聚集冰层，冰层主要集中在机翼、操纵面和进气道唇口等对气动特性影响显著的部位。结冰导致的飞机气动特性改变会使飞行品质下降，更为严重的可能导致飞机失控。

飞机结冰对飞机气动特性的影响主要体现在机身及平尾失速特性、飞行性能、稳定性和操纵性。实际飞行过程中结冰速度和积冰几何形状受飞行环境和气动部件外形综合影响，目前并不能做出很好的预测，尤其是积冰几何形状基本无法预测，很难精确判定积冰会对气动部件的外流场产生何种影响。

因此，需要提供一种适用于结冰状态的飞机的飞行控制方案。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种适用于结冰状态的飞机的飞行控制方案。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种基于被控变量的结冰飞机控制方法，包括：

确定飞机在三个控制通道上的控制变量：

其中，LCV为横向控制变量，p_s为稳定轴系下的滚转角速度，p为体轴系下的滚转角速度，r为体轴系下的偏航角速度，α为攻角；MCV为纵向控制变量，q为体轴系下的俯仰角速度，Q为动压，S为飞机参考面积，C_Lα为升力线斜率，m为飞机质量，V_co为俯仰角速度和法向加速度在纵向控制变量中比重相同时的速度；NCV为航向控制变量，β为侧滑角；

根据所述被控变量，结合增量动态逆原理，推导出对应上述被控变量的增量动态逆控制方法，实现通航飞机结冰状态的鲁棒控制，控制律中需要用到的角加速度信号通过安装于机身不同位置的线加速度计测量值解算得到。

本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

与现有技术相比，本发明通过线加速度和角加速度反馈的增量动态逆方法设计结冰飞机的控制律，飞机气动参数的改变都反映在线加速度和角加速度的变化里，当机身和舵面出现积冰引起飞机气动特性变化时，飞机闭环飞行品质不受影响。此外由于微分器对高频噪声有放大效应，本文没有直接通过角速度微分得到角加速度，而是采用在机身顶点配置低成本线加速度计的方式，利用各线加速度计之间差值解算出飞机角加速度。

附图说明

图1为本申请实施例所涉及的飞机外表的结冰形状示意图；

图2为本申请实施例中所提供的传感器的位置示意图；

图3a为本申请实施例所提供的纵向上的控制响应逻辑示意图，图3b为本申请实施例所提供的在横向上的控制响应逻辑示意图；

图4a至图4c为本申请实施例所提供的指令响应的三通道的仿真结果的示意图；

图5a至图5c为本申请实施例所提供的结冰状态与常规状态下本申请的方案和常规方案的三通道的对比示意图。

具体实施方式