一种放宽偏航静稳定度的飞行器气动特性和控制设计方法技术

技术编号:14127058 阅读:142 留言:0更新日期:2016-12-09 14:52
本发明专利技术公开了一种放宽偏航静稳定度的飞行器气动特性和控制设计方法,属于高速面对称飞行器控制领域。通过飞行器气动特性和控制策略的一体化设计,能够在降低对偏航静稳定特性要求的同时,实现飞行器横侧向通道的稳定控制。本发明专利技术降低了对偏航静稳定特性的要求,简化了飞行器侧向布局设计,降低了侧向防隔热设计压力,提高了飞行可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种放宽偏航静稳定度的飞行器气动特性和控制设计方法,属于高速面对称飞行器控制领域。
技术介绍
对于高速面对称飞行器,一般依赖较强的偏航静稳定性实现横侧向通道的稳定控制,较强的偏航静稳定特性需要通过复杂的侧向布局实现。当这类飞行器进行长时间飞行时,侧向部件长时间加热对防隔热压力较大,在现有技术能力下,易出现烧蚀问题导致外形的破坏,进而导致飞行器特性的改变,带来稳定控制问题。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是:克服现有技术的不足,提供一种放宽偏航静稳定度的飞行器气动特性和控制设计方法,可简化飞行器侧向布局设计,降低侧向防隔热设计压力,同时实现飞行器横侧向通道的稳定控制。本专利技术的技术解决方案是:一种放宽偏航静稳定度的飞行器气动特性和控制设计方法,包括如下步骤:(1)设计飞行器气动布局,使飞行器气动特性满足LCDP>0,其中为偏航力矩系数对滚动舵偏的偏导数,LCDP为横侧向闭环控制稳定性判定参数;(2)飞行器控制采用滚动舵偏反馈倾侧角、偏航角速度和侧滑角,控制方程如下:δγ=Kγγv+Kωyωy1+Kββ其中,Kγ、Kwy、Kβ分别为倾侧角反馈增益、偏航角速度反馈增益、侧滑角反馈增益,为偏航角速度,γv为倾侧角,δγ为滚动舵偏,β为侧滑角;(3)设计飞行器控制增益Kγ、Kwy、Kβ,使其满足 - ( C m y 1 β + K β C m y 1 δ γ ) C m y 1 δ γ t a n α < K γ < 0 , K β > - C m y 1 β C m y 1 δ γ , K w y > 0 ]]>其中,为偏航力矩系数对侧滑角的偏导数,α为飞行器的飞行攻角。所述LCDP的计算公式如下: L C D P = C m y 1 β - C m x 1 β · C m y 1 δ γ C m x 1 δ γ ]]>其中,为滚动力矩系数对侧滑角的偏导数,为滚动力矩系数对滚动舵偏的偏导数。本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果:(1)本专利技术通过飞行器气动特性和控制策略的一体化设计,能够在降低对偏航静稳定特性要求的同时,实现飞行器横侧向通道的稳定控制。(2)偏航静稳定特性要求的降低,可简化飞行器侧向布局设计,降低侧向防隔热设计压力,提高飞行可靠性。附图说明图1为偏航静稳定特性下,输入1°倾侧角指令后的系统状态响应曲线,其中(a)为倾侧角的响应曲线,(b)为侧滑角的响应曲线,(c)为偏航角速度的响应曲线,(d)为滚动角速度的响应曲线;图2为偏航静稳定特性下,输入1°倾侧角指令后的滚动舵偏曲线;图3为偏航静不稳定特性下,输入1°倾侧角指令后的系统状态响应曲线,(a)为倾侧角的响应曲线,(b)为侧滑角的响应曲线,(c)为偏航角速度的响应曲线,(d)为滚动角速度的响应曲线;图4为偏航静不稳定特性下,输入1°倾侧角指令后的滚动舵偏曲线;图5为本专利技术方法示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细的描述:为了简化飞行器侧向布局设计,提高飞行可靠性,如图5所示,本专利技术提出一种放宽偏航静稳定度的飞行器气动布局和控制策略设计方法,能够在降低对偏航静稳定特性要求的同时,仍然实现飞行器横侧向通道的稳定控制。本专利技术的实现原理如下:(1)建立飞行器横侧向通道开环状态方程如下: β · ω · x 1 ω · 本文档来自技高网...
一种放宽偏航静稳定度的飞行器气动特性和控制设计方法

【技术保护点】
一种放宽偏航静稳定度的飞行器气动特性和控制设计方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)设计飞行器气动布局,使飞行器气动特性满足LCDP>0,其中为偏航力矩系数对滚动舵偏的偏导数,LCDP为横侧向闭环控制稳定性判定参数;(2)飞行器控制采用滚动舵偏反馈倾侧角、偏航角速度和侧滑角,控制方程如下:δγ=Kγγv+Kωyωy1+Kββ其中,Kγ、Kwy、Kβ分别为倾侧角反馈增益、偏航角速度反馈增益、侧滑角反馈增益,ωy1为偏航角速度,γv为倾侧角,δγ为滚动舵偏,β为侧滑角;(3)设计飞行器控制增益Kγ、Kwy、Kβ,使其满足-(Cmy1β+KβCmy1δγ)Cmy1δγtanα<Kγ<0,Kβ>-Cmy1βCmy1δγ,Kwy>0]]>其中,为偏航力矩系数对侧滑角的偏导数,α为飞行器的飞行攻角。

【技术特征摘要】
1.一种放宽偏航静稳定度的飞行器气动特性和控制设计方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)设计飞行器气动布局,使飞行器气动特性满足LCDP>0,其中为偏航力矩系数对滚动舵偏的偏导数,LCDP为横侧向闭环控制稳定性判定参数;(2)飞行器控制采用滚动舵偏反馈倾侧角、偏航角速度和侧滑角,控制方程如下:δγ=Kγγv+Kωyωy1+Kββ其中,Kγ、Kwy、Kβ分别为倾侧角反馈增益、偏航角速度反馈增益、侧滑角反馈增益,ωy1为偏航角速度,γv为倾侧角,δγ为滚动舵偏,β为侧滑角;(3)设计飞行器控制增益Kγ、Kwy、Kβ,使其满足 - ( C m y 1 β + K β C m y 1 δ γ ) C m y 1 δ γ t a n α < K γ < 0...

【专利技术属性】
技术研发人员:王颖陈敏闵昌万王毓栋黄兴李肖振陈安宏刘全军刘秀明周禹孙超逸姜智超闫颖鑫李欣肖文陈瞳王少慧
申请(专利权)人:北京临近空间飞行器系统工程研究所中国运载火箭技术研究院
类型:发明
国别省市:北京;11

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