[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

说明书

本发明公开了一种适用于控制迭代设计的非常规布局飞行器快速建模方法，首先构建飞行条件、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；其次，建立融入影响变量的代理模型；最后，检验代理模型与飞行原始数据的一致性。本发明能考虑飞行条件与设计参数的影响，将状态、控制变量，飞行条件影响量和设计参数融入代理模型中，构建起飞行条件、设计参数与本体模型的联系，并通过模型一致性与动力力学特性一致性检验，确保建模的合理，满足飞行器初始设计阶段的迭代设计需求。该建模方法计算速度快，适合于控制迭代设计，具有较好的工程应用价值。

技术领域

本发明涉及一种飞行控制领域的建模方法，尤其涉及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。

背景技术

非常规布局飞行器飞行包线大、外形结构特殊，使得动力学特性复杂，传统飞行器的建模方法已经不能充分满足其复杂的应用要求。针对概念设计阶段的飞行器而言，传统的方法有以下几个不足之处，第一，计算时间长、数据复杂，不利于飞行器概念设计阶段的飞行器快速迭代修改；第二，飞行条件、设计参数与本体模型之间没有联系，变量、参数可调性弱，设计延展性差，给概念设计阶段的模型的迭代优化设计带来不便。因此，需要一种可改进飞行器概念设计阶段建模的不足，兼顾模型的简洁性和优秀的设计延展性、沟通飞行条件、设计参数与本体模型的相互联系的飞行器建模方法。

发明内容

发明目的：本发明提供一种计算速度快、适合控制迭代设计的非常规布局飞行器快速建模方法，满足飞行器初始设计阶段的迭代设计需求，具有较好的工程应用价值。

技术方案：本发明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，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。

步骤(1)所述的影响变量主要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。

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：

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；