[发明专利]一种采用角加速度提供阻尼的飞行器过载回路设计方法

说明书

本发明是关于一种采用角加速度提供阻尼的飞行器过载回路设计方法，属于飞行器控制技术领域，其特点在于采用角加速度计测量飞行器的偏航角加速度为过载外回路提供阻尼，再采用加速度计测量飞行器的线加速度得到侧向过载，并与期望过载指令相比较，得到过载误差信号。对过载误差信号进行两次积分组成过载误差综合积分信号以消除过载指令与姿态指令之间的转换静差问题。再引入飞行器姿态角加速度信号的非线性变换信号、偏航角速率的比例信号以及飞行器角速度信号的二次非线性变换信号组成过载回路的阻尼信号，输出给姿态稳定回路，即可实现过载跟踪的控制目标。该方法解决了传统过载控制的静差问题与阻尼不足问题。

技术领域

本发明属于飞行器控制领域，尤其涉及飞行器姿态稳定与过载稳定的控制系统设计方法，主要是采用线加速度计与角加速度计为测量元器件测量飞行器的过载与姿态角加速度，从而提供阻尼增大飞行器系统的稳定性。

背景技术

尽管目前飞行器大多数都采用传统的姿态控制体制，但在末端无人飞行器的制导上，尤其是采用比例导引的无人飞行器上，采用过载控制和比例导引匹配更为方便。同时，针对防空拦截的无人飞行器来说，为了增大其机动性而加大拦截概率，也大多采用了过载控制。但过载控制也分为两大类，一类是直接采用过载与角加速度测量的直接过载控制体制，另一类是采用过载回路包含传统姿态稳定回路的体制。后者比较保守，但具有传统姿态控制稳定裕度较大的优点。本发明属于后者，但在过载回路的设计上，引入了角加速度的测量，大大增加了系统的阻尼，从而消除了引入积分器而增加的系统震荡。而由于第二种体制采用过载回路包含姿态回路设计时，由过载到姿态角的转换，必然存在积分甚至二次积分，因此如何为系统引入阻尼成为工程设计者最为关心的关键技术。而本发明采用角加速度测量的方法，不仅在理论上具有很好的创新性，而且在工程上，效果也非常显著，故有很高的工程应用价值。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用角加速度提供阻尼的飞行器过载回路设计方法，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的传统过载控制方法存在过载静差或系统阻尼不足的问题。

本发明提供了一种采用角加速度提供阻尼的飞行器过载回路设计方法，包括以下步骤：

步骤S10：安装线加速度计于飞行器器体上测量飞行器的侧向过载，并与过载指令进行比较，形成过载误差信号；

步骤S20：针对所述的过载误差信号进行积分运算，得到过载误差积分信号；

步骤S30：安装角加速度计测量飞行器的角加速度信号，并进行非线性变换，得到飞行器的角加速度非线性变换信号；

步骤S40：针对所述的角加速度非线性变换信号与角速度信号，进行线性组合后再进行积分运算，得到角加速度非线性积分信号；

步骤S50：针对所述的角加速度信号与角加速度非线性信号，进行二次非线性变换，得到角加速度二次非线性变换信号；

步骤S60：针对所述的过载误差积分信号，进行二次积分运算，得到过载误差双积分信号；

步骤S70：针对所述的过载误差信号、过载误差积分信号，过载误差双积分信号、角加速度信号、角加速度非线性变换信号、角加速度非线性积分信号、角加速度二次非线性变换信号进行线性组合与叠加，得到综合信号；

步骤S80：针对所述的综合信号，设计飞行器姿态稳定回路，实现飞行器偏航角对综合信号的稳定跟踪；

步骤S90：调试姿态稳定回路参数，实现飞行器偏航角对综合信号的稳定跟踪；在此基础上，再调节过载控制回路参数，使得飞行器侧向过载能够稳定跟踪侧向过载指令，从而完成设计任务与控制目标。