[发明专利]一种适应大延时响应特性的固体直接力装置开关策略

说明书

本发明公开了一种适应大延时响应特性的固体直接力装置开关策略，以某种开关式固体直接力装置延时响应特性和开关限制条件为依据，设计姿态稳定控制策略以及喷管开关动态分配策略，该策略能补偿直接力装置响应延时、抑制喷管推力差异所带来干扰力与力矩的影响、避免喷管频繁开关，保证控制系统性能。本发明选择姿态角偏差和姿态角速率偏差为控制量设计控制器，能够快速跟踪姿态角指令并稳定姿态角；采用脉宽调制技术离散控制量能避免开关频繁切换造成姿态角异常抖动；采用开关动态分配的方法能避免各通道相互抢占控制资源；采用喷管指令保持的方法较通道指令保持的方法能提高控制响应能力；通过将喷管开关指令反馈回控制回路提高系统的抗干扰能力。

技术领域

本发明涉及战术武器飞行控制领域，具体涉及一种适应大延时响应特性的固体直接力装置开关策略。

背景技术

固体直接力装置喷管开启/关闭动态过程由继电延时和上升/下降延时构成。在喷管处于开启/关闭稳态可接受控制指令，当处于上升/下降延时态时则需执行完当前动态过程后才可响应控制指令。这导致固体直接力装置推力响应存在较大的延时特性，将会对控制系统性能造成较大影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适应大延时响应特性的固体直接力装置开关策略，解决固体直接力装置大延时响应特性带来的一系列问题，根据固体直接力装置延时产生机理设计不同的控制策略。基于开关式的固体直接力装置开关策略，以补偿直接力装置响应延时、抑制直接力装置喷管差异所带来干扰力矩、避免频繁开关同时保证控制系统性能，提高控制精度。

为了达到上述的目的，本发明提供一种适应大延时响应特性的固体直接力装置开关策略，包括步骤如下：

步骤一、针对固体直接力装置延时响应特性以及各喷管推力差异，以姿态角偏差和角速率为控制量来满足控制系统快速性以及鲁棒性要求，以微分项作为超前校正来补偿响应延时；

步骤二、由于固体直接力装置推力大小不可调不连续，采用脉宽调制技术对固体直接力装置进行控制，以动量等价原理实现连续控制量离散化；

步骤三、根据固体直接力喷管开关机构限制条件，为了保证姿控发动机正常工作，喷管开关指令需要保持一定时间，采用喷管指令保持的方法代替通道指令保持，在保证直接力装置正常工作的情况下，提高了控制系统性能；

步骤四、根据固体直接力装置喷管布置方案，设计直接力装置喷管开启策略，采用根据各通道控制误差动态分配喷管开关指令；

步骤五、根据角速度振动频率以及姿态控制精度要求，将固体直接力装置开关状态归一化处理后等效角加速度指令反馈回控制回路，以此提高控制器的控制性能。

上述一种适应大延时响应特性的固体直接力装置开关策略，其中，所述步骤一中，设计固体直接力装置主控制器：根据飞行包线、任务需求以及固体直接力装置控制能力选择姿态角偏差和姿态角速率偏差为控制量以满足控制系统快速性以及鲁棒性要求，以其中微分项作为超前校正补偿响应延时。

上述一种适应大延时响应特性的固体直接力装置开关策略，其中，所述步骤二中，连续控制量离散化：为避免喷管的高频切换，减少喷管的开关次数，引入不灵敏区、滞环等方法，采用脉宽调制技术对发动机进行控制，以动量等价原理实现连续控制量离散化。

上述一种适应大延时响应特性的固体直接力装置开关策略，其中，所述步骤三中，开关动态分配：根据固体直接力装置喷管布置方法，分析俯仰、偏航以及滚转通道中所能使用的喷管并设计相应通道的启控切换阈值；为避免通道之间抢占控制资源，设计喷管开关动态分配方案，设置控制优先级；根据步骤一、二中计算出的控制指令大小判断优先控制通道，再依据设计规则进行控制。