[发明专利]一种用于侧向航迹控制系统的飞行技术误差预测方法

权利要求书

1.一种用于侧向航迹控制系统的飞行技术误差预测方法，其特征在于实现步骤如下：

(1)获取所针对飞行器机型的侧向自动飞行控制系统闭环传递函数矩阵G(s)，如下式所示：G(s)＝C(sI-A)^-1B+D，其中A、B、C、D是四个常数矩阵，s是拉氏域变量，I是与矩阵A同行数同列数的单位阵；或获得G(s)的一个最小状态空间实现，即其中A、B、C、D是四个常数矩阵；

(2)根据关心区域的飞行高度不同或通过相关气象部门获得侧风剖面和20ft处风速W₂₀，进而计算得到湍流强度；或由美国军标MIL-8785C获得湍流强度；所述飞行高度分为高度小于等于1000ft、1000ft-2000ft之间、大于等于2000ft，当飞行高度h≤1000ft时：

σw=0.1W20σuσw==1(0.177+0.000823h)0.4]]>

其中σ_v，σ_w分别为飞行器机身侧向、垂直方向的湍流强度，其中v，w是飞行器沿y，z轴的速度分量，单位ft/s；

当飞行高度h≥2000ft时：

沿飞行器机身侧向、垂直方向的湍流强度从MIL-8785C提供的图标中查出，该图标提供了湍流强度作为高度和该湍流强度被超越的概率的函数，涉及到得的湍流强度关系为：σ_v＝σ_w；

当飞行高度1000ft＜h＜2000ft时：

湍流强度σ_v，σ_w作为高度的函数σ_v(h)、σ_w(h)用1000ft处和2000ft处的σ_v、σ_w线性插值得到；

(3)根据步骤(2)的侧向湍流强度分别计算输入扰动信号的功率谱密度；

Φv(Ω)=σv2.Lvπ1+3(LvΩ)2π[1+(LvΩ)2]2]]>

ω＝ΩV

其中Φ_v，Φ_w是v，w的功率谱密度，单位ft³/s²；L_v，L_w是沿v，w的功率谱的空间尺度，单位ft，V是飞行器空速，Ω是空间频率；

(4)根据步骤(1)得到的G(s)和步骤(3)得到功率谱密度，计算侧向航迹控制系统FTE及FTE估值边界，

E{yTy}≤12π[supω∈Bd{σ‾[G(s)]}]2Σi∫ω∈BdΦuiui(ω)---(1)]]>

E{yTy}≥12π[supω∈Bd{σ‾[G(s)]}]2Σi∫ω∈BdΦuiui(ω)---(2)]]>

其中σ[G(s)]、是侧向航迹控制闭环系统主增益，即为G(s)的最大奇异值，σ[G(s)]为G(s)的最小奇异值，B_d是主要扰动信号，频谱带宽的2-3倍，所述主要扰动信号是输入向量中幅度是其它信号10倍或以上的扰动信号；是侧向航迹控制闭环系统输入向量u中的第i个分量的功率谱密度；

(5)若步骤(2)中的湍流强度数据无法获得，则需计算轻、中、重三种不同大气湍流强度下的FTE值，再计算FTE期望值；所述轻涡流强度为小于等于15knots，中涡流强度为大于15，小于45knots，重涡流强度为大于等于45knots，公式如下式所示：

E(σFTE2)=Pl×σl2(d)+Pm×σm2(d)+Ps×σs2(d)]]>

其中，表示FTE方差的期望值，P_l、P_m、P_s分别为轻、中、重三中强度的湍流出现的概率。