一种基于角度控制指令的BTT分配方法与流程

本发明属于飞行器，具体涉及一种基于角度控制指令的btt分配方法。

背景技术：

1、面对称高超声速飞行器在飞行过程位置、速度、姿态变化剧烈，同时采用倾斜转弯技术（btt），对控制系统的快速性提出了较高的要求。传统的面对称高超声速飞行器采用过载形式的btt分配方法，导致俯仰通道控制器只能采用过载控制形式，控制系统的快速性完全受限于过载控制系统的截止频率，无法将控制系统的带宽提高。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于角度控制指令的btt分配方法，首先利用弹道倾角、弹道偏角指令与实际弹道倾角、弹道偏角偏差生成攻角、侧滑角指令；然后结合马赫、全弹法向力系数将攻角、侧滑角指令转化为法向力系数及侧向力系数指令，根据俯仰与偏航方向所需的法向力系数指令可计算滚转角指令及合力系数指令；最后再次通过全弹法向力系数与攻角的对应关系，将所需的力系数指令转化为攻角指令引入控制器，实现飞行过程中对指令的快速跟踪并精确实现btt协调转弯控制。该控制器设计方法结构通用，工程实践能力强，未来可广泛应用于各类面对称高超声速飞行器制导控制系统设计中。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括如下步骤：

3、步骤1：生成弹道倾角、弹道偏角指令；

4、以飞行时间为自变量对弹道倾角、弹道偏角进行设计，设计时间数表，对应弹道倾角数表、弹道偏角数表分别为，；n表示所设计数表维数；

5、根据制导火箭飞行时间进行一维插值生成弹道倾角指令和弹道偏角指令：

6、

7、其中 (.)为一维插值函数，分别为当前时刻的弹道倾角指令、弹道偏角指令；

8、步骤2：计算攻角指令、侧滑角指令；

9、将弹道倾角指令和弹道偏角指令转换为攻角指令和侧滑角指令，其转换关系如下：

10、

11、其中、分别为当前时刻的攻角指令和侧滑角指令，分别为当前时刻的弹道倾角和弹道偏角，为飞行控制增益；

12、步骤3：计算滚转角指令；

13、结合当前飞行马赫数，与攻角指令、侧滑角指令，计算出当前时刻的法向力系数及侧向力系数指令：

14、

15、其中为当前时刻飞行马赫数，为气动数据中法向力系数，其形式为马赫数与攻角的二维数表，分别为俯仰与偏航方向所需的法向力系数指令；

16、根据俯仰与偏航方向所需的法向力系数指令计算滚转角指令，滚转角指令表达式如下：

17、

18、步骤4：计算俯仰通道攻角指令；

19、将俯仰与偏航通道指令合成为俯仰驾驶仪控制指令，首先对力系数进行合成：

20、

21、然后从气动数据里插值得到法向力系数指令对应的攻角指令：

22、

23、步骤5：指令跟踪控制；

24、将指令带入飞行控制系统，角速度反馈实现对弹体的复合增稳控制，控制系统的控制律为：

25、

26、其中均为飞行控制系统增益，为俯仰角速度信号。

27、本发明的有益效果如下：

28、本发明有效的提升了控制系统的快速性，满足了制导火箭控制系统的需求，具有广阔的应用前景。

技术特征：

1.一种基于角度控制指令的btt分配方法，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结
本发明公开了一种基于角度控制指令的BTT分配方法，首先利用弹道倾角、弹道偏角指令与实际弹道倾角、弹道偏角偏差生成攻角、侧滑角指令；然后结合马赫、全弹法向力系数将攻角、侧滑角指令转化为法向力系数及侧向力系数指令，根据俯仰与偏航方向所需的法向力系数指令可计算滚转角指令及合力系数指令；最后再次通过全弹法向力系数与攻角的对应关系，将所需的力系数指令转化为攻角指令引入控制器，实现飞行过程中对指令的快速跟踪并精确实现BTT协调转弯控制。该控制器设计方法结构通用，工程实践能力强，未来可广泛应用于各类面对称高超声速飞行器制导控制系统设计中。

技术研发人员：潘瑞,杨树兴,栗金平,李雅君,乔浩,魏其,李瑶,常江,岳文妍
受保护的技术使用者：西安现代控制技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15