控制参数设计引入积分系数的飞行姿态控制方法与流程

本发明涉及飞行姿态控制，具体涉及一种控制参数设计引入积分系数的飞行姿态控制方法。

背景技术：

1、飞行器姿态控制的闭环系统的性能受限于最内环的性能，最内环的性能又受限于饱和限制（最大舵偏值）。例如，在设计驾驶仪时，舵偏角度存在物理限制，飞行器的角速度因此而受限。现有技术在设计内环时，没有考虑饱和限制对系统带宽的约束，通常采用增加增益的方式来设计内环，但一味增加增益可能反而会降低系统裕度，不能使系统更快地消除外加扰动，无法进一步提升系统性能。所以在饱和限制的条件约束下，如何设计出带宽尽可能大的内环，以提高系统相应速度和稳定性是本发明需要解决的技术问题。

2、另外，现有方案对飞行姿态的控制计算中，通常将系统简化为二阶系统来设计控制参数，在首先计算得到外环的比例系数（该比例系数为外环姿态回路的比例控制参数）后，使得积分系数（该积分系数为外环姿态回路的积分控制参数）与比例系数呈合适比例即可，并未考虑积分系数本身对控制参数动态调整精准性的影响，建模不够精准，进而使得对飞行姿态的控制精度不够理想。

技术实现思路

1、本发明以提高对飞行器的姿态控制精度为目的，提供了一种控制参数设计引入积分系数的飞行姿态控制方法。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、提供一种控制参数设计引入积分系数的飞行姿态控制方法，包括步骤：

4、s1，构建闭环传递函数的特征方程，并构建飞行姿态控制的三阶系统的特征方程；

5、s2，确定系统幅值裕度和相位裕度，并引入积分系数，在使得的条件下，求解飞行姿态的控制参数；

6、s3，根据所述控制参数调节飞行器的飞行姿态。

7、作为优选，，其中，为算子；、分别为空气动力阻尼和舵的效率；为微分系数；为比例系数。

8、作为优选，，其中表示飞行器允许的最大舵偏角；表示飞行器允许的最大姿态角偏差。

9、作为优选，，其中，表示极点，表示阻尼比，表示带宽。

10、作为优选，步骤s2中，确定系统的所述幅值裕度和所述相位裕度的方法为：在系统的开环传递函数和闭环传递函数的bode图中，调节和的值，使得取得所需的所述幅值裕度和所述相位裕度。

11、作为优选，。

12、作为优选，，其中，为算子；表示极点，表示阻尼比，表示带宽。

13、作为优选，，为比例系数。

14、作为优选，使得的条件为：，0。

15、作为优选，系统的所述闭环传递函数，系统的开环传递函数。

16、本发明具有以下有益效果：

17、1、采用三阶系统设计飞行姿态的控制参数，并在设计控制参数时引入了积分系数，将积分系数作为影响飞行器姿态调整的重要因素，使得控制模型建模更加精准，提高了对飞行器姿态的控制精度。

18、2、在引入积分系数的基础上，以最大舵偏值作为输出的饱和限制来确定合适带宽，相比较现有方案一味增加增益来设计内环的方式，不会降低系统裕度，能够使得系统能够更快速地消除外加扰动，进而提高系统响应的快速性和稳定性。

技术特征：

1.一种控制参数设计引入积分系数的飞行姿态控制方法，其特征在于，包括步骤：

2.根据权利要求1所述的控制参数设计引入积分系数的飞行姿态控制方法，其特征在于，，其中，为算子；、分别为空气动力阻尼和空气舵效；为微分系数；为比例系数。

3.根据权利要求2所述的控制参数设计引入积分系数的飞行姿态控制方法，其特征在于，，其中表示飞行器允许的最大舵偏角；表示飞行器允许的最大姿态角偏差。

4.根据权利要求2所述的控制参数设计引入积分系数的飞行姿态控制方法，其特征在于，，其中，表示极点，表示阻尼比，表示带宽。

5.根据权利要求4所述的控制参数设计引入积分系数的飞行姿态控制方法，其特征在于，步骤s2中，确定系统的所述幅值裕度和所述相位裕度的方法为：在系统的开环传递函数和闭环传递函数的bode图中，调节和的值，使得取得所需的所述幅值裕度和所述相位裕度。

6.根据权利要求4所述的控制参数设计引入积分系数的飞行姿态控制方法，其特征在于，。

7.根据权利要求1所述的控制参数设计引入积分系数的飞行姿态控制方法，其特征在于，，其中，为算子；表示极点，表示阻尼比，表示带宽。

8.根据权利要求2或7所述的控制参数设计引入积分系数的飞行姿态控制方法，其特征在于，，为比例系数。

9.根据权利要求4-7任意一项所述的控制参数设计引入积分系数的飞行姿态控制方法，其特征在于，使得的条件为：，0。

10.根据权利要求2所述的控制参数设计引入积分系数的飞行姿态控制方法，其特征在于，系统的所述闭环传递函数，系统的开环传递函数。

技术总结
本发明公开了一种控制参数设计引入积分系数的飞行姿态控制方法，采用三阶系统设计飞行姿态的控制参数，并在设计控制参数时引入了积分系数，将积分系数作为影响飞行器姿态调整的重要因素，使得控制模型建模更加精准，提高了对飞行器姿态的控制精度。在引入积分系数的基础上，以最大舵偏值作为输出的饱和限制来确定合适带宽，相比较现有方案一味增加增益来设计内环的方式，不会降低系统裕度，能够使得系统能够更快速地消除外加扰动，进而提高系统响应的快速性和稳定性。

技术研发人员：李洪威,王莹,姜明
受保护的技术使用者：北京中星时代科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15