[发明专利]一种飞行器质心平衡供油方法

说明书

本发明涉及飞行器质心调控领域，具体涉及一种飞行器质心平衡供油方法。本发明所要解决的技术问题是提供一种多油箱飞行器质心平衡供方法，在满足自身飞行任务需求的前提下，通过调控各油箱供油速度，准确控制飞行器质心位置，使得其与理想质心位置偏离最小的方法。本发明通过对理想质心曲线和俯仰角曲线求二阶导数并取其拐点为特殊点的方法，将整个时间序列分割成多个片段，降低计算过程中大量无用过程量的产出，大大提高了计算的速度；本发明对每个特殊点都进行一次迭代寻优，寻求满足一定条件的当前最优质心平衡供油策略，将具有指数级复杂度的问题简化为了多项式级别的寻优问题，极大的降低了计算的时间和空间成本。

技术领域

本发明涉及飞行器质心调控领域，具体涉及一种飞行器质心平衡供油方法。

背景技术

飞行器在执行飞行任务过程中，需通过若干个油箱的联合供油以满足飞行任务要求和发动机工作需求，而各油箱的供油将改变其自身的质心位置，继而导致飞行器的质心位置发生改变。同时飞行器质心位置的变化会对导致飞行器的动力矩、飞行器姿态和飞行轨迹发生变化，进而对飞行器的控制产生极大的影响。因此，制定一种飞行器质心平衡供油方法是这类飞行器控制的一项重要任务。但是目前对于飞行器质心平衡供油方法的研究鲜有报道，专利CN201711262663公开了一种新型多驱动垂直起降固定翼无人机，该方案提及了通过改变飞机的俯仰角来控制油箱油量分布以改变飞行器重心；专利CN201410165902.0公开了一种基于变质心滚控模式的再入飞行器轨迹优化方法，提出了利用单滑块来改变飞行器质心位置以达到平衡的方法。但是现阶段的飞行器供油质心平衡方法还存在以下不足：①无法定量的控制飞行器的质心位置，导致飞行器动力矩发生变化，继而影响飞行器的姿态和轨迹；②对油箱供油速度控制不够精准，造成资源浪费；③现有的质心调控方法需要给飞行器添加新的模块，增加了飞行器的重量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种多油箱飞行器质心平衡供方法，在满足自身飞行任务需求的前提下，通过调控各油箱供油速度，准确控制飞行器质心位置，使得其与理想质心位置偏离最小的方法。

为解决以上技术问题，本发明采用如下的技术方案，本发明采用如下步骤：

①构建飞行器坐标系O(t)-X(t)Y(t)Z(t)，获取飞行器参数以及飞行轨迹和俯仰角参数θ(t)，所述飞行器参数以及飞行轨迹参数包括：飞行器不载油时重量M，飞行器油箱总数I，第i个油箱内部长、宽、高a_i,b_i和c_i；第i个油箱的输油上限U_i，副油箱数量I₁，最大同时供油油箱数P，最大同时供油主油箱数Q；第t秒最低需求油耗V_ic(t)，飞行器瞬时质心飞行器理想最佳质心位置

②建立飞行器质心平衡供油模型并确定其约束条件；

201当飞行器在t时刻第i个油箱的供油速度为v_i(t)，从t时刻起第i个油箱供油时间为T_i(t)，

则有：

定义0-1变量e_i(t)，若v_i(t)＞0，e_i(t)＝1，若v_i(t)＝0，e_i(t)＝0，则有：

202飞行器的油箱内剩余油V_S满足：

其中V_i0为第i个邮箱初始油量，V_i(t_e)为t_e时刻第i个油箱的瞬时载油量；

③通过对目标参数迭代，调控质心位置达到动态平衡，即将调控方法对应成质心平衡供油方法；