[发明专利]一种时变测量延迟输出信号飞行器纵向运动状态观测方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种时变测量延迟输出信号飞行器纵向运动状态观测方法，它是针对包含时变测量延迟输出的飞行器纵向动力学模型，设计了一种状态观测的方法，属于飞行控制技术领域。

(二)背景技术

对飞行器的研究一直以来都是研究者所共同关注的一个热点问题，而飞行器控制系统是保证飞行器在空间中稳定飞行的一个必不可少的环节。在飞行器控制系统设计的过程中需要考虑两个方面的因素：稳定性和快速性。稳定性是保证飞行器能够在空间中稳定地飞行，而快速性是要求飞行器能够在高速飞行的过程中对于一些突变情况迅速做出正确的反应。

飞行器在空间运动的过程中，需要对其姿态角(航迹倾角、攻角、俯仰角等)进行控制，而控制飞行器姿态角是通过计算控制律来实现的。在计算控制律之前需要提前获取系统的状态。因此，获取飞行器在当前时刻的飞行状态是实现对飞行器控制的一个重要环节。

但是对于通常的飞行器而言，由于其定位和测量状态的仪器都是通过GPS或者一些惯性的测量单元来完成的。而在从卫星到飞行器的传输测量信号的过程中，不可避免的会存在一定的延迟，这会给之后的控制律的设计带来非常的不便。而由于测量延迟在实际传输过程中，并不一定是常值，其随时间变化的特性，给观测器的设计带来了进一步的困难。

(三)发明内容

1.发明目的

针对以上所提到的问题，本发明提供了一种时变测量延迟输出信号飞行器纵向运动状态观测方法。该观测方法能够根据包含有一定时变延迟后的输出和系统的模型，来重构出系统的当前时刻的状态，从而实现对系统状态的观测。本发明不仅可以实现对飞行器纵向运动动力学模型的观测，还可以实现对其他控制对象的观测，因此，该发明方法具有一定的适用性。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明针对包含时变测量延迟输出的飞行器纵向动力学模型，利用测得的带有延迟和噪声的航迹倾角信号，给出了一种状态观测的方法。

本发明一种时变测量延迟输出信号飞行器纵向运动状态观测方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：获取飞行器在俯仰平面内的动力学模型

本发明所针对的观测对象是俯仰平面内运动的飞行器。首先获取纵向运动的动力学模型。飞行器在俯仰平面内的结构示意图如图1所示。在该平面中，飞行器受到来自发动机的推力、空气施加的升力和阻力以及俯仰力矩。通过对所受到的力进行分析，可以得到飞行器在纵向运动中的动力学方程，对其进行线性化处理后，可以得到如下所示的动力学模型表达式：