[发明专利]一种基于Simulink的测试信号仿真模拟方法

说明书

本发明提供了一种基于Simulink的测试信号仿真模拟方法，首先通过Simulink的积分反馈求解高度一阶微分信号与二阶微分信号；然后将其转化为简化过载信号，再根据过载与攻角的近似比例关系得到理想攻角指令，然后引入飞行器简化模型求解攻角速率信号；通过攻角误差信号的非线性比例积分微分构成俯仰通道舵偏控制信号，实现攻角稳定跟踪，同时解算俯仰角速度信号与俯仰角信号；再采用Simulink建立速率陀螺仪与角度陀螺仪模型，分别输入俯仰角速度、角度信号以及随机误差对陀螺仪的漂移进行模拟，最终得到飞行器俯仰角速度与角度测量等效信号，实现测试等效器的功能。该方法的优点是模拟动态过程更加真实。

技术领域

本发明涉及测试等效器领域，具体而言，涉及一种基于Simulink的测试信号仿真模拟方法。

背景技术

近年来，有关测试等效器的研究引起了越来越多学者的兴趣。测试等效器主要是应用于大型测试系统，代替被测对象，减少对被测对象的损坏，又能模拟测试对象提供给测试系统来验证测试系统的操作使用的正确性。如大型武器系统发射、火箭发射都需要经过多次测试。而且测试系统的使用流程也比较复杂，通过测试系统能够检测出复杂系统的故障问题。但测试系统的操作使用培训则需要多次进行试验性的测试工作，此时使用真实火箭或者武器发射状态进行检测，显然是不合适的。因为一旦完成检测，火箭已经加注，将无法退出发射状态；而且对真实系统的多次加电断电，也会对真实系统带来损害，影响寿命。

因此采用测试等效器来模拟飞行器的姿态运行变化过程，模拟飞行器上的测量元器件如陀螺仪系统的信号、状态是非常有意义的。传统的方法往往仅关注于陀螺仪的通断状态，或者对飞行器中的飞行过程的角度信号进行简单粗略模拟，而无法复现飞行器在高速运动中的角度从扰动到稳定的复杂动态过程；而采用全弹道仿真的方式进行模拟又太过于复杂，完全没有必要。基于以上背景原因，本发明提出一种仅采用飞行器高度轨迹数据就能精确模拟其空中高速运动飞行过程中的姿态角速度，也就是俯仰角速度、俯仰角度，甚至俯仰角加速度的方法，从而具有很高的工程实用价值。

需要说明的是，在上述背景技术部分发明的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于Simulink的测试信号仿真模拟方法，进而克服了由于相关技术的限制和缺陷而导致的提供给测试系统的陀螺仪信号动态过程模拟不够真实的问题。

根据本发明的一个方面，提供一种基于Simulink的测试信号仿真模拟方法，包括以下步骤：

步骤S10，首先根据飞行器测试任务背景需要，采用函数生成飞行器的高度轨迹数据；或者直接采用真实飞行的高度轨迹数据与水平轨迹数据；其中高度轨迹数据记作y(n)，其代表在t＝n*ΔT时刻的飞行器高度轨迹数据，其中ΔT为离散数据的时间间隔；然后采用Simulink的积分环节，设置积分环节的初始值，并与飞行器高度轨迹数据对比组成反馈形成高度误差信号，再进行放大处理得到高度一阶微分信号；再进行积分得到高度惯性滞后信号。

步骤S20，根据所述的高度一阶微分信号，采用Simulink的积分环节，设置积分环节的初始值，并与高度一阶微分信号进行对比，得到高度微分误差信号，再进行比例放大，得到高度二阶微分信号；再进行积分得到高度微分滞后信号，再根据所述的高度二阶微分信号求解纵向简化过载信号，再根据飞行器的纵向简化过载与攻角比例关系求解飞行器的攻角理想信号。

步骤S30，设置飞行器攻角信号以及俯仰角速率信号的初始值为零，根据飞行器的简化线性模型，求解飞行器攻角速率信号；再进行积分得到飞行器攻角信号，比较飞行器攻角与飞行器攻角理想信号得到攻角误差信号，再根据攻角误差信号进行非线性变换，得到攻角误差非线性信号；再根据攻角误差信号进行积分得到攻角误差积分信号；再叠加简化线性模型的攻角速率信号以及攻角误差非线性信号，形成俯仰舵偏控制信号。