[发明专利]一种用于风洞自由滚转动态实验的滚转阻尼补偿方法

权利要求书

1.一种用于风洞自由滚转动态实验的滚转阻尼补偿方法，其特征在于，所述的滚转阻尼补偿方法使用的实验机构的关键执行部件和传感器包括用于驱动芯轴产生滚转力矩并对芯轴施加不同放大系数的补偿滚转力矩的力矩致动器，用于测量芯轴旋转角度的旋转编码器，用于测量芯轴施加给飞行器模型的滚转力矩的天平，以及选配的用于放大滚转力矩的减速电机；

所述的滚转阻尼补偿方法包括以下步骤：

a.确定阻尼补偿目标函数g＝func(x)；

阻尼补偿目标函数的值是芯轴施加在飞行器模型上的期望滚转力矩，自变量x根据风洞自由滚转动态实验的需要选取；如果阻尼补偿目标函数的值始终为零g＝0，则表示补偿全部机构阻尼；如果自变量x选择芯轴滚转角速度ω，阻尼补偿目标函数的值与芯轴滚转角速度ω成正比且符号相反，即g＝-kω，则表示只补偿部分机构阻尼，并使剩余的机构阻尼呈现出粘性阻尼的特性；

b.确定系统控制策略；

系统控制策略选择PID，采用比例P和积分I两个环节，并辅以前馈提升控制精度；系统控制策略将芯轴施加在飞行器模型上的滚转力矩视为系统的实际输出，芯轴施加在飞行器模型上的滚转力矩的值等于滚转力矩天平测值f的负值-f，阻尼补偿目标函数的值g视为给定值，系统的控制目标是g+f趋于0；

c.确定系统控制参数；

控制芯轴旋转，以转速为前馈控制的执行输入参数，测量在不同转速下的力矩致动器的输出力矩；外力带动飞行器模型进行滚转运动，以输出力矩为力矩致动器的执行输入力矩参数，获得天平测值的变化过程，采用任意一种PID参数整定方法确定执行输入参数和执行输入力矩参数；

d.实施风洞实验；

将系统控制策略和系统控制参数应用于实验机构的控制系统，启动风洞，进行实验；

在阻尼补偿目标函数及飞行器模型不变时，步骤a～步骤c只进行一次，之后风洞每次运行只需要重复执行步骤d。

2.根据权利要求1所述的用于风洞自由滚转动态实验的滚转阻尼补偿方法，其特征在于，飞行器模型的旋转角度、转速和滚转力矩均采用天平坐标系，根据右手螺旋法则确定正方向。

3.根据权利要求1所述的用于风洞自由滚转动态实验的滚转阻尼补偿方法，其特征在于，所述的力矩致动器具有转速反馈。

4.根据权利要求1所述的用于风洞自由滚转动态实验的滚转阻尼补偿方法，其特征在于，所述的旋转编码器差分测量芯轴的旋转角度。