飞行器姿态运动通道间惯性耦合特性的交联影响评估方法
【专利摘要】本发明公开了一种飞行器姿态运动通道间惯性耦合特性的交联影响评估方法，所述方法包括：确定所述飞行器的偏航、俯仰通道的角速度；并确定所述飞行器的滚动、偏航、俯仰通道的惯量，以及所述滚动通道与偏航通道之间的惯性积；根据确定出的角速度、惯量和惯性积，计算出交联等效力矩，作为评估出的所述偏航、俯仰通道的角速度对所述滚动通道的角速度的耦合特性的交联影响。本发明的技术方案中，实现了对飞行器的滚动通道的惯性耦合特性的交联影响的量化，便于对飞行器在不同飞行条件和飞行阶段下的滚动通道的惯性耦合特性的交联影响的对比，有利于飞行器姿态控制器的设计与研究。
【专利说明】飞行器姿态运动通道间惯性耦合特性的交联影响评估方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及航空航天领域，尤其涉及一种飞行器姿态运动通道间惯性耦合特性的 交联影响评估方法。
【背景技术】
[0002] 飞行器在飞行过程中，其飞行姿态通常可以划分为滚动、偏航和俯仰三个姿态运 动通道的角速度。对于轴对称飞行器，其三个通道之间的耦合很弱，因而可以将耦合对于轴 对称飞行器的飞行姿态的影响作为随机小扰动，构建轴对称飞行器的小扰动气动力模型。 目前，通常根据小扰动气动力模型，在轴对称飞行器内设置三个独立的姿态控制器，分别用 于控制该飞行器俯仰通道、偏航通道和滚动通道的角速度。
[0003] 然而，轴对称飞行器只是面对称飞行器的一个特例。飞行速度较高（例如超过5马 赫）的飞行器通常采用面对称的气动布局，即为面对称飞行器，在其飞行过程中，其滚动、 偏航和俯仰三个通道之间的耦合较强。通常通道间的耦合特性可以包括惯性耦合、运动耦 合和气动耦合；目前，对于面对称飞行器的三个通道之间的惯性耦合特性往往只进行定性 分析；缺乏对通道间的惯性耦合特性的交联影响的较为准确的量化分析。而基于更准确的 通道间基于惯性耦合特性的交联影响的量化分析可以有助于根据量化的交联影响对飞行 器进行补偿控制后，使得对飞行器的控制更为准确、可靠。
[0004] 因此，有必要提供一种飞行器姿态运动通道间惯性耦合特性的交联影响评估方 法，以更为准确地获悉通道间基于惯性耦合特性的交联影响。
【发明内容】
[0005] 针对上述现有技术存在的缺陷，本发明实施例提供了 一种飞行器姿态运动通道间 惯性耦合特性的交联影响评估方法，更为准确地获悉通道间基于惯性耦合特性的交联影 响。
[0006] 根据本发明技术方案的一个方面，提供了一种飞行器姿态运动通道间惯性耦合特 性的交联影响评估方法，包括：
[0007] 确定所述飞行器的偏航、俯仰通道的角速度；并
[0008] 确定所述飞行器的滚动、偏航、俯仰通道的惯量，以及所述滚动通道与偏航通道之 间的惯性积；
[0009] 根据确定出的角速度、惯量和惯性积，计算出交联等效力矩，作为评估出的所 述偏航、俯仰通道的角速度对所述滚动通道的角速度的耦合特性的交联影响。
[0010] 较佳地，所述根据确定出的角速度、惯量和惯性积，计算出交联等效力矩，具 体为：
[0011] 根据如下公式4,计算出Μ)τ :
[0012]
【权利要求】
1. 一种飞行器姿态运动通道间惯性耦合特性的交联影响评估方法，其特征在于，包 括： 确定所述飞行器的偏航、俯仰通道的角速度；并 确定所述飞行器的滚动、偏航、俯仰通道的惯量，以及所述滚动通道与偏航通道之间的 惯性积； 根据确定出的角速度、惯量和惯性积，计算出交联等效力矩α，作为评估出的所述偏 航、俯仰通道的角速度对所述滚动通道的角速度的耦合特性的交联影响。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据确定出的角速度、惯量和惯性积， 计算出交联等效力矩，具体为： 根据如下公式4,计算出
.............................(公式4) 其中，coyl、ωζ1分别表示所述飞行器的偏航、俯仰通道的角速度汰、1、1分别表示所 述飞行器的滚动、偏航、俯仰三个通道的惯量；Jxy表示所述飞行器的滚动通道与偏航通道 之间的惯性积。
3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括： 将根据如下公式5计算出的交联等效力矩力〗，作为评估出的所述俯仰通道的角速度 对所述滚动通道的角速度的耦合特性的交联影响；
.............................(公式5) 其中，ωχ1表示所述飞行器的滚动通道的角速度。
4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括： 将根据如下公式6计算出的交联等效力矩，作为评估出的偏航通道的力矩对所述 滚动通道的角速度的耦合特性的交联影响；
...............................(公式6) 其中，Myl表示所述飞行器的偏航通道的力矩。
5. -种飞行器姿态运动通道间惯性耦合特性的交联影响评估方法，其特征在于，包 括： 确定所述飞行器的滚动、俯仰通道的角速度；并 确定所述飞行器的滚动、偏航、俯仰通道的惯量，以及所述滚动通道与偏航通道之间的 惯性积； 根据确定出的角速度、惯量和惯性积，计算出交联等效力矩，作为评估出的所述滚 动、俯仰通道的角速度对所述偏航通道的角速度的耦合特性的交联影响。
6. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据确定出的角速度、惯量和惯性积， 计算出交联等效力矩，具体为： 根据如下公式9计算出
.............................(公式9) 其中，ωχ1、ωζ1分别表示所述飞行器的滚动、俯仰通道的角速度；Jx、J y、Jz分别表示所 述飞行器的滚动、偏航、俯仰三个通道的惯量；Jxy表示所述飞行器的滚动通道与偏航通道 之间的惯性积。
7. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括： 将根据如下公式10计算出的交联等效力矩，作为评估出的所述俯仰通道的角速度 对所述偏航通道的角速度的耦合特性的交联影响；
.............................(公式10) 其中，coyl表示所述飞行器的偏航通道的角速度。
8. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括： 将根据如下公式11计算出的交联等效力矩^^，，作为评估出的滚动通道的力矩对所述 偏航通道的角速度的耦合特性的交联影响；
................................(公式11) 其中，Mxl表示所述飞行器的滚动通道的力矩。
9. 一种飞行器姿态运动通道间惯性耦合特性的交联影响评估方法，其特征在于，包 括： 确定所述飞行器的滚动、偏航通道的角速度；并 确定所述飞行器的滚动、偏航通道的惯量； 根据确定出的角速度、惯量，计算出交联等效力矩#1，作为评估出的所述滚动、偏航 通道的角速度对所述俯仰通道的角速度的耦合特性的交联影响。
10. 如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据确定出的角速度、惯量，计算出交 联等效力矩Ai，具体为： 根据如下公式14,计算出
.............................(公式14) 其中，ωχ1、ωη分别表示所述飞行器的滚动、偏航通道的角速度；Jx、J y、分别表示所述 飞行器的滚动、偏航通道的惯量。
【文档编号】G05D1/08GK104155985SQ201410389974
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月8日 优先权日:2014年8月8日
【发明者】柳嘉润, 黄万伟, 包为民, 马卫华, 祁振强, 唐海红 申请人:北京航天自动控制研究所