[发明专利]一种基于分岔理论和自由度释放实验的失稳运动分析方法

权利要求书

1.一种基于分岔理论和自由度释放实验的失稳运动分析方法，其特征在于：包括在风洞中搭建一套自由度释放实验系统；首先通过在自由度释放实验系统中引入分岔理论，建立一种基于控制的连续算法，对分支平衡点和周期闭轨进行搜寻；采用非侵入性控制的方法将分支搜寻过程转变为反馈控制量趋于零的寻优过程，使反馈控制在改变平衡分支稳定性的同时还保持其平衡分支位置，从而在实验中连续跟踪平衡解，并穿越分支上的“拐点”，对不稳定的平衡解进行实验跟踪，获得飞行器的全局稳定特性。

2.根据权利要求1所述的一种基于分岔理论和自由度释放实验的失稳运动分析方法，其特征在于：该方法具体包括以下步骤：

(1)通过自由度释放实验系统，研究实验模型的非线性动力学现象；

(2)通过升降舵的斜坡输入，获得无反馈控制下实验模型在不同稳定运动分支上的特性及突变特性；

(3)引入实验模型舵面对姿态的简单反馈控制。研究反馈控制对实验模型增稳的有效性；

(4)在上一步获得的简单控制律基础上构造跟踪指令控制律，通过基于控制的连续算法跟踪稳定及不稳定的分支，以获得完整的分岔特性。

3.根据权利要求1所述的一种基于分岔理论和自由度释放实验的失稳运动分析方法，其特征在于：所述的自由度释放实验系统包括包括实验模型、自由度释放机构和地面控制中心，所述自由度释放机构将所述实验模型固定在风洞中，所述实验模型上内嵌有飞行控制系统，所述地面控制中心通过无线通讯与所述飞行控制系统进行连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于分岔理论和自由度释放实验的失稳运动分析方法，其特征在于：所述一种基于控制的连续算法，包括通过物理实验直接跟踪系统随参数变化的稳态响应，基于控制的连续算法依赖于控制来达到指定状态点；采用基于PI反馈的非线性动态逆方法作为控制律，用以跟踪角速率指令Ω_c＝{p_c，q_c，r_c}和输出指令控制方法如式

其中，Ω_c为角速度指令，I为单位矩阵，p_c为滚转角速率指令，q_c为俯仰角速率指令，r_c为偏航角速率指令，为滚转角加速度输出指令，为俯仰角加速度输出指令，为偏航角加速度输出指令。

5.根据权利要求1所述的一种基于分岔理论和自由度释放实验的失稳运动分析方法，其特征在于：所述非侵入性控制的方法的控制信号表示为：

u(t)＝g(x^*(t)-x(t))

式中u(t)为控制信号，x(t)为实际响应，x^*(t)为跟踪指令，g为PI反馈控制律；实验中，通过基于控制的连续算法使u(t)不断的趋近于零，从而实现非侵入性控制。