[发明专利]一种扇翼飞行器应急扇翼转速控制方法

权利要求书

1.一种扇翼飞行器应急扇翼转速控制方法，其特征在于包括如下步骤：

S1：控制器对扇翼飞行器舵面故障进行判断；

S2：若步骤S1的判断结果为单一舵面故障中的升降舵故障，则执行第一控制方案；

第一控制方案具体为：当升降舵出现故障时，采用两侧扇翼同轴转动进行纵向姿态和高度控制；姿态控制采用俯仰角和俯仰角速率双回路反馈，高度控制以姿态控制为内回路，采用高度和高度积分双回路反馈；以高度控制为主：

其中：δ_n为扇翼增量转速，ω_z为俯仰角速率，为俯仰角，为俯仰角指令，h为高度，h_c为高度指令，分别为俯仰角速率、俯仰角、高度比例项、高度积分项到扇翼增量转速的反馈参数；

俯仰角速率ω_z与扇翼增量转速δ_n极性相同，而俯仰角差值反馈与扇翼增量转速δ_n极性不定；扇翼转速增加后产生一个低头力矩，扇翼增量转速δ_n＞0，带来俯仰角速率的减小ω_z＜0，飞行器有低头的趋势，俯仰角速率主要表现为短周期特性，因此

俯仰角差值反馈与扇翼增量转速δ_n之间极性不定，即扇翼转速的增加对俯仰角的影响不定；扇翼转速增加后产生附加低头力矩，扇翼飞行器的静稳定性较好，迎角α和俯仰角速率ω_z稳定，迎角减小以抵消因扇翼转速增大而产生的附加低头力矩，而俯仰角既有短周期模态作用也有长周期模态作用，短周期模态的作用与俯仰角速率ω_z有关，俯仰角的稳定值由短周期模态稳定值和长周期模态稳定值共同决定，即受迎角α和航迹倾斜角θ的影响，扇翼转速增加产生附加低头力矩的同时，为飞行器提供升力和推力，升力的增加使飞行器爬升，继而使飞行器的航迹倾斜角θ增大，而最终俯仰角的反馈增益极性由扇翼转动产生的升力和俯仰力矩的大小共同决定，扇翼飞行器重心位置后移，进而减小了附加低头力矩的作用，因此俯仰角反馈增益

S3：若步骤S1的判断结果为单一舵面故障中的副翼舵故障，则执行第二控制方案；

第二控制方案具体为：横侧向副翼出现故障时，采用方向舵进行荷兰滚控制，并通过扇翼差动转动代替副翼作用，实现飞行器横侧向姿态和轨迹控制：

其中，δ_r为方向舵，ω_y为偏航角速率，δ_nd为扇翼差动转速，ω_x为滚转角速率，γ为滚转角，γ_c为滚转角指令，ψ为偏航角，ψ_c为偏航角指令，z为侧偏，z_c为侧偏指令，为偏航角速率到方向舵的反馈参数，分别为滚转角、滚转角速率、偏航角、侧偏到扇翼差动转速的反馈参数；

S4：若步骤S1的判断结果为单一舵面故障中的方向舵故障，且符合多个舵面故障中的横侧向故障，则执行第三控制方案；

第三控制方案具体为：

横侧向方向舵出现故障或两个舵面同时出现故障时，均采用扇翼差动同时代替两个横侧向舵面的作用：

其中δ_nd为扇翼差动转速，ω_y为偏航角速率，ω_x为滚转角速率，γ为滚转角，γ_c为滚转角指令，ψ为偏航角，ψ_c为偏航角指令，z为侧偏，z_c为侧偏指令，为偏航角速率到方向舵的反馈参数，分别为偏航角速率、滚转角、滚转角速率、偏航角、侧偏到扇翼差动转速的反馈参数；

S5：若步骤S1的判断结果为多个舵面故障中的纵向和横侧向故障，则执行第四控制方案；

第四控制方案为：纵向和横侧向同时出现故障时，通过扇翼转速的差动控制对纵向和横侧向的组合进行控制，此时扇翼转速的两侧扇翼采用差动控制，因此纵向和横侧向的控制输入量均是左侧输入的扇翼转速为δ_n+δ_nd，右侧输入的扇翼转速为δ_n-δ_nd；其中δ_n为进行纵向控制的增量转速，δ_nd为进行横侧向控制的差动转速。