[发明专利]一种针对飞行器的控制系统稳定性的综合评估方法

说明书

本发明公开了一种针对飞行器的控制系统稳定性的综合评估方法。其步骤包括：步骤一、修正俯偏通道小扰动线性化弹体运动数学模型，评估大静不稳定特征点上的稳定裕度；步骤二、建立飞行器全参量非定常运动模型，通过参数拉偏的方法考核控制系统的稳定性；步骤三，综合步骤一和步骤二评估结果，得出大静不稳定气动特性下控制系统稳定性的结论。本发明通过根据修正过的小扰动线性化弹体运动数学模型和能反映飞行器实际气动特性的全参量非定常运动模型来综合评估飞行器大静不稳定特性下稳定控制系统的稳定性，解决了由于常规的小扰动线性化模型不能准确描述大静不稳定气动特性，造成稳定控制系统稳定性评估不准确的问题。

技术领域

本发明涉及一种控制系统稳定性的综合评估方法，特别是针对飞行器大静不稳定气动特性的控制系统稳定性的综合评估方法。

背景技术

国内飞行器稳定控制系统都是根据小扰动线性化模型进行设计和评估的，随着飞行器可用攻角的增大，气动非线性的影响越来越明显，尤其是压心随攻角变化具有更大的不确定性，造成飞行器在某些飞行状态下表现为大静不稳定的气动特性。反映到描述飞行器的动力学模型，为静稳定系数a₂随着攻角的变化出现大幅跳变，以及计算得到的a₂表征的静不稳定度过大，小扰动线性化模型不能准确反映飞行器的气动特性，根据小扰动线性化模型对稳定控制系统进行评估也失去了其准确性。因此大静不稳定气动特性下采用修正小扰动线性化弹体运动数学模型和全参量非定常运动模型对稳定控制系统的稳定性进行评估。

目前国内在飞行器领域均无涉及针对大静不稳定气动特性下控制系统稳定性综合评估方法。

发明内容

为解决小扰动线性化模型难以准确评估大静不稳定气动特性下稳定控制系统的稳定性的问题，本发明提供一种适用于飞行器大静不稳定气动特性下的控制系统稳定性的综合评估方法。

本发明提供的一种针对飞行器的控制系统稳定性的综合评估方法，其步骤包括：

步骤一、修正俯偏通道小扰动线性化弹体运动数学模型，评估大静不稳定特征点上的稳定裕度；

步骤二、建立飞行器全参量非定常运动模型，通过参数拉偏的方法考核控制系统的稳定性；

步骤三，综合步骤一和步骤二评估结果，得出大静不稳定气动特性下控制系统稳定性的结论。

进一步，步骤一所述的修正过的俯偏通道定点仿真模型，修正内容为对反映静稳定性的动力系数a₂进行修正，修正原则为：对于静不稳定的特征点，静稳定系数a₂与舵效率系数a₃的比值设定一个静不稳定度阈值d_min，一般可设定为-1，当a₂/a₃d_min时，a₂＝d_min×a₃。

进一步，步骤一所述的修正静稳定系数a2后的俯偏通道小扰动线性化弹体运动数学模型，按照开环波特图考核稳定性，幅值裕度和相位裕度都应满足要求。

进一步，步骤二所述的通过飞行器全参量非定常运动模型评估稳定控制系统稳定性方法为，在全参量非定常运动模型中进行舵效率和飞行器质心的组合拉偏，通过拉偏情况评估稳定控制系统的稳定性，一般舵效率拉偏为原来的70％，质心往后移动飞行器全长的1％。

进一步，步骤三中所述的综合步骤一和步骤二评估结果，得出大静不稳定气动特性下稳定控制系统的性能满足情况或结论，其中大静不稳定气动特性下稳定控制系统满足稳定性的评估标准为：同时满足步骤一和步骤二中规定的稳定性指标。

本发明的优点：通过根据修正过的小扰动线性化弹体运动数学模型和能反映飞行器实际气动特性的全参量非定常运动模型来综合评估飞行器大静不稳定特性下稳定控制系统的稳定性，解决由于常规的飞行器运动模型不能准确描述大静不稳定气动特性，造成稳定控制系统稳定性评估不准确的问题。