[发明专利]一种适合控制迭代设计的非常规布局飞行器快速建模方法

权利要求书

1.一种适合控制迭代设计的非常规布局飞行器快速建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)构建飞行条件、设计参数与本体模型的联系，确定飞行器代理模型影响变量；

(2)建立融入影响变量的代理模型；

(3)检验代理模型与飞行原始数据的一致性；

所述步骤(3)包括以下步骤：

(31)采用拟合优度概念，检验评价代理模型与飞行器数据库数据的一致性，验证代理建模的合理性；

(32)通过动力学性能分析，检验评价代理模型动力学性能与原始飞行器数据差分所得动力学特性的匹配程度，验证代理建模动力学性能的一致性；

所述步骤(32)包括以下步骤：

(321)构建动力学模型中升降舵到航迹角控制通道的传递函数，计算该传递函数的不稳定零点z与非最小相位极点p：

其中，M_a,Z_a,是飞行控制原理中的量纲导数，由飞行器的状态矩阵和控制矩阵中各项对飞行状态量求导所得，各量纲导数具体为：

其中，Q为动压，S_w为机翼参考面积，c_A为机翼平均几何弦长，I_y为绕y轴转动惯量，为力矩系数对迎角α的导数，为升力系数对迎角α的导数，为力矩系数对升降舵偏转δ_e的导数，C_D为阻力系数，为升力系数对升降舵偏转δ_e的导数；

(322)采用性能极限理论计算闭环性能的可达范围，闭环系统的性能通常满足如下关系：

ω_γ＜0.5z

ω_BW＞2p

其中，M_S/M_T为鲁棒性边界，ω_γ为航迹角跟踪带宽、ω_BW为控制闭环带宽、l_cor为瞬时旋转中心；

(323)计算代理模型闭环性能边界的相对值，评价匹配度、验证一致性，单个性能匹配度m_i的计算方法如下：

其中，根据代理模型计算得到的闭环性能边界采用下标s进行表示；根据数据差分模型计算得到的闭环性能边界采用下标d进行表示，闭环性能边界统一采用变量p进行表示，i表示性能指标的选取顺序。

2.根据权利要求1所述的一种适合控制迭代设计的非常规布局飞行器快速建模方法，其特征在于，步骤(1)所述的影响变量包括快变化的控制与状态变量、慢变化的飞行条件影响变量和设计参数变量。

3.根据权利要求1所述的一种适合控制迭代设计的非常规布局飞行器快速建模方法，其特征在于，所述步骤(2)包括以下步骤：

(21)建立细化为三大影响量的非常规布局飞行器面向控制的代理模型：

其中，C_L,C_D,C_m分别为升力、阻力和俯仰力矩系数，f_CL，f_CD，f_Cm表示气动系数关于飞行状态和设计参数的函数关系，α,δ_e为迎角和升降舵偏转，为快变化的控制与状态变量，h,Ma,c_g为高度、马赫数和重心位置，为慢变化的飞行条件影响量，s₁,s₂为选取设计参数；

(22)快变化的控制与状态变量由机理推导确定形式，机理推导由状态量与控制量组成的升力、阻力与俯仰力矩表达式：

其中，k_CL1～3，k_CD1～6，k_Cm1～3表示表达式中各快变量的系数；

(23)慢变化的飞行条件影响量和设计参数变量采用基于最小二次的数据拟合方法，将飞行条件和设计参数融入代理模型各项系数中，完成代理模型的建立：