[发明专利]补偿舵机动力学滞后的低速旋转飞行器控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种补偿舵机动力学滞后的低速旋转飞行器控制方法及系统，该方法中通过设置特定的相角超前补偿和幅值补偿来抵消舵机工作频率输出响应存在的相位滞后和幅值衰减，从而使得低速旋转飞行器的舵机实际控制能力达到预期效果，能够控制飞行器的飞行精度，应用于工程实践。

技术领域

本发明涉及一种低速旋转飞行器的控制方法及系统，具体涉及一种补偿舵机动力学滞后的低速旋转飞行器控制方法及系统。

背景技术

在旋转飞行器的飞行过程中，该飞行器总是绕其自身纵轴进行旋转运动。该旋转运动有利有弊，一方面可有效的改善推力偏心、质量偏心以及外形加工工艺误差等干扰因素带来的无控落点散布，保持飞行器的姿态旋转稳定并提高命中精度。然而另一方面，由于执行机构的工作频率限制，飞行器的自旋运动会造成俯仰通道和偏航通道严重的控制耦合效应，这些耦合因素会减弱控制系统的鲁棒性，甚至可能造成飞行器做发散的锥形运动，使其出现飞行失稳现象。

因此，有必要对该耦合现象进行分析，通过补偿来抵消舵机动力学滞后带来的不良影响，从而增强飞行器飞行的稳定性，保证其命中精度。

由于上述原因，本发明人对现有的低速旋转飞行器控制方法及系统做了深入研究，以期待设计出一种能够解决上述问题的补偿舵机动力学滞后的低速旋转飞行器控制方法及系统。

发明内容

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种补偿舵机动力学滞后的低速旋转飞行器控制方法及系统，该方法中通过设置特定的相角超前补偿和幅值补偿来抵消舵机工作频率输出响应存在的相位滞后和幅值衰减，从而使得低速旋转飞行器的舵机实际控制能力达到预期效果，能够控制飞行器的飞行精度，从而完成本发明。

具体来说，本发明的目的在于提供一种舵机动力学滞后补偿的低速旋转飞行器控制方法，该方法包括

通过飞行器上的飞控模块解算出惯性系下的舵指令，

再将所述惯性系下的舵指令分解为弹体系下的舵指令，

最后将所述弹体系下的舵指令传递给舵机，经过舵机动力学环节得到弹体系下的舵偏角响应；

其中，在由惯性系下的舵指令分解为弹体系下的舵指令的过程中加入相角超前补偿，在经过舵机动力学环节得到弹体系下的舵偏角响应的过程中加入幅值补偿。

本发明还提供一种舵机动力学滞后补偿的低速旋转飞行器控制系统，该系统包括

飞控模块1、解算模块2、量测模块3和舵机模块4，

其中，所述飞控模块1用于实时解算出惯性系下的舵指令，并发送给解算模块2，

所述解算模块2用于将惯性系下的舵指令转换为弹体系下的舵指令，并发送给舵机模块4，

所述量测模块3用于实时测量得到飞行器的滚转角和滚转角速度，

所述舵机模块4用于经过舵机动力学环节得到弹体系下的舵偏角响应。

根据本发明提供的补偿舵机动力学滞后的低速旋转飞行器控制方法及系统，摒弃了传统的离线参数装订过程，提出了可用于进行舵机动力学滞后补偿的补偿指令，能有效的削弱控制耦合效应对弹体飞行带来的不利影响。此外，本发明在实际应用过程中，只需将包含解析表达式的补偿指令嵌入飞控模块中，并在舵机环节处进行补偿即可，简单有效，更有效的增强了低成本火箭弹的控制系统稳定性，以及末端命中精度，具有较高的工程应用价值。

附图说明

图1示出根据本发明一种优选实施方式的舵机动力学滞后补偿的低速旋转飞行器控制系统逻辑图。

图2示出根据本发明一种优选实施方式的仿真实验例中输入单位阶跃指令时获得的俯仰通道和偏航通道的等效舵偏角曲线图；