[发明专利]一种航空器自动规避逃逸路径的预测控制方法

权利要求书

1.一种航空器自动规避逃逸路径的预测控制方法，其特征在于，包括以下步骤，

步骤A：从飞行管理系统采集飞机的当前状态和位置信息数据；

步骤B：对步骤A采集到的信息数据进行预处理，转变为步骤C所适用的数据格式；

步骤C：根据分阶段建立的非线性飞行运动模型以及依据不同阶段不同机动指令设计的飞行控制器，结合步骤B提供的状态数据信息，依序进行各个阶段的算法解算，当前步长的状态计算结果作为下一步长的状态输入量，直至单个预测周期解算结束；

步骤D：待步骤C的单周期算法解算结束后，重复步骤A至步骤C，每个步骤C输出的结果即为航空器当前状态下的自动规避逃逸路径的预测控制结果；

所述步骤C中的分阶段建立的非线性飞行运动模型分为四个阶段：全状态阶段、横滚改平阶段、快速拉起阶段和等角度爬升阶段，不同的运动阶段对应着不同的飞行运动模型，另外，针对横滚改平阶段和快速拉起阶段进行不同机动控制设计，其中横滚改平阶段的控制目标是使滚转角保持在目标角度φ_c；快速拉起阶段的控制目标是使飞机的俯仰角改变保持在目标角度θ_c，

其中，所述步骤C中的四个阶段的飞行运动模型是基于如下六自由度十二状态的全状态模型进行不同阶段的方程简化得到，其中，第一阶段全状态阶段的飞行运动模型如下：

全状态的力方程组如下所示：

其中，u,v,w为飞机速度在机体坐标系X,Y,Z轴上的分解量，F_x,F_y,F_z为对应轴向的合力，p,q,r分别对应滚转、俯仰和偏航角速率；

全状态的力矩方程组如下所示：

其中，p,q,r分别对应滚转、俯仰和偏航角速率，M_x为滚转力矩，M_y为俯仰力矩，M_z为偏航力矩，c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7、c8、c9是转动惯量及惯性积I_x,I_y,I_z,I_xz的中间变量；

全状态的运动方程组如下所示：

其中，φ,θ,ψ分别对应滚转、俯仰和偏航角，p,q,r分别对应滚转、俯仰和偏航角速率；

全状态的导航方程组如下所示：

其中，分别为地面坐标系下各轴的位置变化率。

2.如权利要求1所述的一种航空器自动规避逃逸路径的预测控制方法，其特征在于，所述步骤A中的飞行状态及位置信息数据包括了卫星定位系统或者惯性导航设备所提供的经度、纬度、航迹倾角、地速数据；大气数据计算机所提供的气压高度、真空速以及温度数据；以及航向姿态计算设备所提供的姿态角及姿态角速率数据；发动机油门杆提供的飞机当前推力数据。

3.如权利要求1所述的一种航空器自动规避逃逸路径的预测控制方法，其特征在于，所述步骤B中的数据预处理即为机载系统所提供的数据信息不一定与飞机模型所需信息一致，则需要根据他们之间的相互关系进行转换；其中，惯性导航系统提供的经度、纬度和高度信息基于地球球面坐标系下的飞机位置表示方法，而所建立的飞机模型中关于位置信息的计算则是基于地面坐标系的，因此，需要将他们都转换至地球直角坐标系下，转换处理公式如下：

X，Y，Z是飞机在地球直角坐标系下的三轴坐标；L_{E_gr}是地面坐标系转地球直角坐标系的转换矩阵；L是飞机经度；λ是飞机纬度；x_g、y_g、z_g是飞机在地面坐标系下的三轴坐标。

4.如权利要求1所述的一种航空器自动规避逃逸路径的预测控制方法，其特征在于，所述步骤C中的关于步骤A至C的重复周期为可调参数，与算法的复杂度以及计算载体的主频特性有关。