飞行器姿态运动通道间运动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运动耦合特性的交联影响评估方法，所述方法包括：确定飞行器的俯仰、偏航通道的气流角，以及滚动通道的角速度；根据确定出的气流角、角速度，计算出交联等效角速度，作为评估出的滚动通道的角速度对俯仰通道的气流角的耦合特性的交联影响。本发明的技术方案中，对于飞行器的俯仰通道，将偏航、滚动通道的角速度、气流角对该通道的运动耦合特性的交联影响，量化为该通道的各交联等效角速度；可以评估出综合因素对该通道的气流角的运动耦合特性的交联影响，更准确地获悉通道间基于运动耦合特性的交联影响。从而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。
【专利说明】飞行器姿态运动通道间运动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运动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运动。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运动耦合特性往往只进行定性分析；缺乏对通道间的运动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运动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运动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运动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运动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运动耦合特性的交联影响。
[0006]本发明技术方案根据一个方面，提供了一种飞行器姿态运动通道间运动耦合特性的交联影响评估方法，包括:
[0007]确定所述飞行器的俯仰、偏航通道的气流角，以及所述滚动通道的角速度；
[0008]根据确定出的气流角、角速度，计算出交联等效角速度Ce作为评估出的所述滚动通道的角速度对所述俯仰通道的气流角的耦合特性的交联影响。
[0009]较佳地，所述根据确定出的气流角、角速度，计算出交联等效角速度，具体为:
[0010]根据如下公式2，计算庄α
[0011]acl =-COsalanyS1xl.............................(公式 2)
[0012]其中，α、β分别表示所述飞行器的俯仰、偏航通道的气流角；ωχ1表示所述飞行器的滚动通道的角速度。
[0013]进一步，所述飞行器姿态运动通道间运动耦合特性的交联影响评估方法，还包括:
[0014]将根据如下公式3计算出的交联等效角速度d，作为评估出的所述偏航通道的角速度对所述俯仰通道的气流角的耦合特性的交联影响；
[0015]ac2 =sina tan βω、.'................................(公式 3)
[0016]其中，coyl表示飞行器的偏航通道的角速度。
[0017]进一步，所述飞行器姿态运动通道间运动耦合特性的交联影响评估方法，还包括:
[0018]根据计算出的dtl、4 2，评估出综合因素对所述俯仰通道的气流角的耦合特性的交联影响。
[0019]本发明技术方案根据另一个方面，提供了一种飞行器姿态运动通道间运动耦合特性的交联影响评估方法，包括:
[0020]确定所述飞行器的俯仰通道的气流角，以及所述滚动通道的角速度；
[0021]根据确定出的气流角、角速度，计算出交联等效角速度/i作为评估出的所述滚动通道的角速度对所述偏航通道的气流角的耦合特性的交联影响。
[0022]较佳地，所述根据确定出的气流角、角速度，计算出交联等效角速度//具体包括:
[0023]根据如下公式6，计算[t P , ■
[0024]βΛ = sin α(οχ,...................................(公式 6)
[0025]其中，α表示所述飞行器的俯仰通道的气流角；ωχ1表示所述飞行器的滚动通道的角速度。
[0026]本发明技术方案根据另一个方面，提供了一种飞行器姿态运动通道间运动耦合特性的交联影响评估方法，包括:
[0027]确定所述飞行器的俯仰、偏航通道的气流角，以及所述偏航通道的角速度；
[0028]根据确定出的气流角、角速度，计算出交联等效角速度，作为评估出的所述偏航通道的角速度对所述滚动通道的气流角的耦合特性的交联影响。
[0029]较佳地，所述根据确定出的气流角、角速度，计算出交联等效角速度，具体包括:
[0030]根据如下公式9，计算出r !
[0031]Yvcl=-^nasccpMvl.............................(公式 9)
[0032]其中，α、β分别表示所述飞行器的俯仰、偏航通道的气流角；《yl表示所述飞行器的偏航通道的角速度。
[0033]进一步，所述飞行器姿态运动通道间运动耦合特性的交联影响评估方法，还包括:
[0034]将根据如下公式10计算出的/ ，作为评估出的所述偏航通道的角速度的法向力对所述滚动通道的气流角的耦合特性的夂联影响；
[0035]γν>ε2 = Fyv tan/3/(m V).............................(公式 10)
[0036]其中，Fyv表示所述飞行器的偏航通道的角速度的法向力；m、V分别表示所述飞行器的质量、速率。
[0037]进一步，所述飞行器姿态运动通道间运动耦合特性的交联影响评估方法，还包括:
[0038]根据计算出的γ , γνχ2，评估出综合因素对所述滚动通道的气流角的耦合特性的交联影响。
[0039]本发明的技术方案中，对于飞行器的一个姿态运动通道，可以将其它通道的角速度、气流角对该通道的运动耦合特性的交联影响，量化为该通道的各交联等效角速度；可以计算得到各通道的等效角速度随时间变化的曲线，可以将同一通道的交联等效角速度与主轴等效角速度进行对比，可以在交联等效角速度之间进行对比；从而可以评估出综合因素对该通道的气流角的运动耦合特性的交联影响，更为准确地获悉通道间基于运动耦合特性的交联影响。从而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。
【专利附图】
【附图说明】
[0040]图1为本发明实施例的飞行器俯仰通道的气流角的运动耦合特性的交联影响评估方法的流程示意图；
[0041]图2为本发明实施例的飞行器偏航通道的气流角的运动耦合特性的交联影响评估方法的流程示意图；
[0042]图3为本发明实施例的飞行器滚动通道的气流角的运动耦合特性的交联影响评估方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0043]为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
[0044]本申请使用的“模块”、“系统”等术语旨在包括与计算机相关的实体，例如但不限于硬件、固件、软硬件组合、软件或者执行中的软件。例如，模块可以是，但并不仅限于:处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行程序、执行的线程、程序和/或计算机。举例来说，计算设备上运行的应用程序和此计算设备都可以是模块。一个或多个模块可以位于执行中的一个进程和/或线程内。
[0045]本发明的发明人考虑到，假设飞行器关于纵向平面对称，即关于机体坐标系中的平面X1OY1对称；其中，坐标原点O为飞行器的质心，滚动通道(X通道)主轴X1轴在飞行器对称面内并平行于飞行器的设计轴线指向飞行器头部；俯仰通道(Z通道)主轴Z1轴垂直于飞行器对称面指向飞行器的右方；偏航通道(y通道)主轴Y1轴在飞行器对称面内，与Xl轴垂直并指向飞行器下方。该面对称飞行器的俯仰、偏航、滚动三个通道的耦合的气流角
?、/)、之的微分方程可由如下公式(I)表示:
【权利要求】
1.一种飞行器姿态运动通道间运动耦合特性的交联影响评估方法，其特征在于，包括: 确定所述飞行器的俯仰、偏航通道的气流角，以及所述滚动通道的角速度； 根据确定出的气流角、角速度，计算出交联等效角速度作为评估出的所述滚动通道的角速度对所述俯仰通道的气流角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，所述根据确定出的气流角、角速度，计算出交联等效角速度^^，具体为: 根据如下公式2，计算出七:
其中，c1、β分别表示所述飞行器的俯仰、偏航通道的气流角；ωχ1表示所述飞行器的滚动通道的角速度。
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3计算出的交联等效角速度a 作为评估出的所述偏航通道的角速度对所述俯仰通道的气流角的耦合特性的交联影响；
其中，Oyl表示飞行器的偏航通道的角速度。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括: 根据计算出的、α 评估出综合因素对所述俯仰通道的气流角的耦合特性的交联影响。
5.一种飞行器姿态运动通道间运动耦合特性的交联影响评估方法，其特征在于，包括: 确定所述飞行器的俯仰通道的气流角，以及所述滚动通道的角速度； 根据确定出的气流角、角速度，计算出交联等效角速度，作为评估出的所述滚动通道的角速度对所述偏航通道的气流角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，所述根据确定出的气流角、角速度，计算出交联等效角速虔// 11体包括: 根据如下公式6，计算出βct
其中，α表示所述飞行器的俯仰通道的气流角；ωχ1表示所述飞行器的滚动通道的角速度。
7.一种飞行器姿态运动通道间运动耦合特性的交联影响评估方法，其特征在于，包括: 确定所述飞行器的俯仰、偏航通道的气流角，以及所述偏航通道的角速度；根据确定出的气流角、角速度，计算出交联等效角速度，作为评估出的所述偏航通道的角速度对所述滚动通道的气流角的耦合特性的交联影响。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据确定出的气流角、角速度，计算出交联等效角速度，具体包括: 根据如下公式9，计算出/ (
其中，α、β分别表示所述飞行器的俯仰、偏航通道的气流角；coyl表示所述飞行器的偏航通道的角速度。
9.如权利要求8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^，作为评估出的所述偏航通道的角速度的法向力对所述滚动通道的气流角的耦合特性的交联影响；
其中，Fyv表示所述飞行器的偏航通道的角速度的法向力；m、V分别表示所述飞行器的质量、速率。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括: 根据计算出的、1,2，评估出综合因素对所述滚动通道的气流角的耦合特性的交联影响。
【文档编号】G06F19/00GK104134008SQ201410389937
【公开日】2014年11月5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