[发明专利]一种飞行器非线性非定常气动载荷修正系统

说明书

本发明涉及一种飞行器非线性非定常气动载荷修正系统，属于飞行控制技术领域，解决了现有技术中没有针对飞行器非线性非定常气动载荷的补偿系统，存在无法自动修复飞行器的非线性非定常气动载荷、飞行稳定性和控制精度差等问题。通过输出飞行器在非线性非定常气动载荷下的实际姿态角和实际角速度，利用外反馈回路，对期望姿态角和实际姿态角进行处理，获得参考角速度；利用内反馈回路，对实际角速度和参考角速度进行处理，获得非线性非定常气动载荷的估计值，并输出补偿控制指令，对非线性非定常气动载荷进行修正。实现了针对飞行器对非线性非定常气动载荷的修正，提升飞行器的飞行稳定性和控制精度。

技术领域

本发明涉及飞行控制技术领域，尤其涉及一种飞行器非线性非定常气动载荷修正系统。

背景技术

飞行器结构损伤会引起气动参数变化，进而影响系统的静稳定性和控制精度。飞行器在大迎角区域做机动时，气动力具有明显的非线性和非定常性，对正常式布局飞行器，气流以大迎角流过飞行器头部和具有大后掠角的边条翼时会产生旋涡绕流结构，机翼上的气流则从表面发生分离，旋涡区和分离区气流的相互作用，产生了很大的非线性非定常空气动力载荷，即摄动。进而影响飞行器的静稳定性和控制精度。

现有技术主要针对飞行器无非线性非定常气动载荷条件下的标称控制技术，或一般动态系统、流程控制系统的摄动补偿技术进行研究。例如，现存前沿飞行操纵系统提出了解决经典控制论问题的方案，针对大包线、全空域、全速域、急转弯等严格需求工况，科学家们设计了自适应动态逆系统，加入被观测器估计得到的状态和输入参数以抵消实际系统的不确定状态和输入，还加入了根据期望指令实时改变比例控制参数的自适应律，使算法结构简单且适应各种高机动模式；针对偏航舵、升降舵、副翼等机械舵面输入饱和问题，工程师提出了额外调控系统，用B样条逼近突变饱和的式子，再用方向控制推进装置即喷工质舵调节器建立硬件结构舵操纵回路里的虚飞控算子，使机械舵在舵偏角很小的情况下依然能实现高机动姿控；针对干扰条件下的鲁棒稳定问题，科学家设计了估计算法有源自动修复的想法，制造额外的估计回路和算法，对大幅值低频连续特征或小幅值高频离散特征的多干扰采取平行估计策略，继而让多个干扰观测值导进综控机重构操控软件，抵消干扰危害，实时自愈合飞行器。然而，上述系统都没考虑参数摄动情况，更没有针对飞行器非线性非定常气动载荷设计专门的补偿系统。现有摄动补偿控制算法则更多聚焦于通用动态系统。例如，采用博弈论思想解决互联系统摄动补偿问题；采用分段李雅普诺夫系统证明带摄动的分段线性系统的全局稳定性；用摄动与输入函数的位置关系将摄动划分为乘性摄动和加性摄动，并用经典鲁棒系统直接被动修复加性摄动；针对多输入多输出系统中的单通道摄动，用另一无摄动通道错位补偿单摄动对整体系统的影响，这些都是理论上常见的补偿系统。而现有针对工业工程现场偏应用的补偿系统也很多，例如，针对磨矿机执行机构摄动，为保障矿物颗粒粒径分布吻合期望随机分布函数，须首先建立非高斯随机分布系统和摄动模型，进而设计随机容错控制器修复执行器故障。

综上，目前的现有技术中没有针对飞行器非线性非定常气动载荷的补偿系统，存在无法自动修复飞行器的非线性非定常气动载荷、飞行稳定性和控制精度差等缺陷。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种飞行器非线性非定常气动载荷修正系统，用以解决现有技术中没有针对飞行器非线性非定常气动载荷的补偿系统，存在无法自动修复飞行器的非线性非定常气动载荷、飞行稳定性和控制精度差的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明实施例提供了一种飞行器非线性非定常气动载荷修正系统，包括：

飞行器模型和内、外双反馈回路；其中，

所述飞行器模型，用于在非线性非定常气动载荷下，输出实际姿态角和实际角速度；

所述外反馈回路，用于对期望姿态角和所述实际姿态角进行处理，获得参考角速度；