[发明专利]基于运动状态综合识别的高速飞行器自适应控制方法

权利要求书

1.一种基于运动状态综合识别的高速飞行器自适应控制方法，其特征在于包括以 下步骤：

步骤一、将高速飞行器视为刚体，其纵向运动模型为

对纵向运动模型进行小扰动线性化，获取短时间周期的姿态低阶扰动模型；取弹 道某点V₀,θ₀,h₀处的线性化参考点为α₀及其配平舵偏δ_z0，俯仰角速度则有

α.=ωOzBω.OzB=apd1ωOzB+apd2(α-α0)+bpd(δz-δz0)---(2)]]>

定义高速飞行器纵向运动的特征状态量为：

ap2=apd2(1-α0/α)bp=bpd(1-δz0/δz)---(3)]]>

根据式(2)和式(3)，得到高速飞行器纵向运动的特征模型：

α.=ωOzBω.OzB=apd1ωOzB+ap2α+bpδz---(4);]]>

步骤二、由传感器得到的飞行姿态量舵偏矢量飞 行弹道状态矢量Γ＝[Q,V,H]^T；因此，a_pd1为：

apd1=k^zQSL2/J2V---(5)]]>

式中，是阻尼力矩系数的近似值，根据气动阻尼特性将其拟合为可测物理量的 函数用于在线计算，或者根据的变化范围选择为随某可测状态分段变化的常值；

计算配平系数μ＝-a_p2/b_p；根据特征模型进一步有

ω..OzB=apd1ω.OzB+ap2ωOzB+bpδ.z+a.p2α+b.pδz---(6)]]>

在采样周期足够小的情况下，假设参数a_p2,b_p变化可忽略不计，从而得到配平系数 估算表达式

μ=(ω..OzB-apd1ω.OzB)δz-(ω.OzB-apd1ωOzB)δ.z(ω..OzB-apd1ωOzB)α-(ω.OzB-apd1ωOzB)ωOzB---(7)]]>

用配平系数估值来计算特征状态量；

ap2=ω.OzB-apd1ωOzBα-δz/μbp=-ap2μ---(8);]]>

步骤三、根据所得到特征模型的特征参数，将式(4)写成传递函数的形式：

GT(s)=bps2+apd1s+ap2---(9)]]>

假定此时控制对象的等价二阶特征方程为：

G0(s)=K0ω02s2+2ξ0ω0s+ω02---(10)]]>

联立式(9)和式(10)，即得高速飞行器的特征增益K₀、特征频率ω₀和特征阻 尼ξ₀；

选用PD反馈校正器，设校正器传递函数

H_T(s)＝K_p+K_ds(11)

式中，K_p为比例增益系数，K_d为微分增益系数；则该校正器的闭环传递函数是：

Φ(s)=GT(s)1+HT(s)GT(s)=bps2+(Kd+apd1)s+(Kp+ap2)---(12)]]>

设被控对象的期望频率、期望阻尼分别为ω_q和ξ_q，则有

Kp=ωq2-ap2bp---(13)]]>

Kd=2ωqξq-apd1bp---(14)]]>

该校正器的闭环增益

Kq=bpωq2---(15)]]>

因此，增益补偿系数

Kg=1Kq=ωq2bp---(16).]]>